【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】屆高考物理一輪 （考綱自主研讀命題探究高考全程解密） 第4講實(shí)驗(yàn)一 探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律（含解析） 新人教版

《【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】屆高考物理一輪 （考綱自主研讀命題探究高考全程解密） 第4講實(shí)驗(yàn)一 探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律（含解析） 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】屆高考物理一輪 （考綱自主研讀命題探究高考全程解密） 第4講實(shí)驗(yàn)一 探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律（含解析） 新人教版（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講實(shí)驗(yàn)一探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)?zāi)康?練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2會(huì)利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度3會(huì)利用紙帶探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，并能畫(huà)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象，根據(jù)圖象求加速度實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意事項(xiàng)1平行：紙帶和細(xì)繩要和木板平行2兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源后取紙帶3防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，要防止鉤碼落地和小車(chē)與滑輪相撞4減小誤差：小車(chē)的加速度要適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜熱點(diǎn)一刻度尺的讀數(shù)【典例1】 如圖141所示，用毫米刻度尺測(cè)量紙帶中的計(jì)

2、數(shù)點(diǎn)0、1之間的距離為_(kāi) mm，0、2之間的距離為_(kāi) mm，2、3之間的距離為_(kāi) mm.圖141解析毫米刻度尺的最小刻度為1 mm，讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米的下一位計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1之間的距離為8.9 mm(9.0 mm也可)，若讀成8.90 mm或9 mm都是錯(cuò)誤的；0、2之間的距離為19.5 mm，2、3之間的距離為12.5 mm(32.0 mm19.5 mm)答案8.9(9.0也可)19.512.5刻度尺的讀數(shù)應(yīng)注意(1)刻度尺讀數(shù)時(shí)要使刻度線緊貼被測(cè)物體，眼睛正對(duì)刻度線讀數(shù)(2)毫米刻度尺的精確度為1 mm，讀數(shù)時(shí)要估讀到最小刻度的下一位【變式跟蹤1】 圖142是“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中獲得的

3、一條紙帶，O、A、B、C、D和E為紙帶上六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，加速度大小用a表示圖142OD間的距離為_(kāi) cm.圖143是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的xt2圖線(x為各計(jì)數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離)，斜率表示_，其大小為_(kāi) m/s2(保留三位有效數(shù)字)圖143解析1 cm1 mm2.01.20 cm.加速度的一半，a m/s20.467 m/s2，所以加速度大小a0.933 m/s2.答案1.20加速度的一半0.933熱點(diǎn)二用“紙帶法”測(cè)速度、加速度【典例2】 2012山東卷，21(1)某同學(xué)利用圖144甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上

4、(尚未到達(dá)滑輪處)從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz.甲乙圖144通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)_和_之間某時(shí)刻開(kāi)始減速計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)m/s.(保留三位有效數(shù)字)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a_m/s2.解析從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到6相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2.00 cm，在6、7計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移比5、6之間增加了(12.2811.01)cm1.27 cm2.00 cm，因此，開(kāi)始減速的時(shí)刻在計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為v5 m/s1.00 m/s.計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)

5、應(yīng)的速度大小為v4m/s0.80 m/s.根據(jù)v5，得計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為v62v5v4(21.000.80)m/s1.20 m/s.物塊在計(jì)數(shù)點(diǎn)7到11之間做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2.答案67(或76)1.001.202.001利用紙帶判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)若x1、x2、x3基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)利用x1、x2、x3可以計(jì)算出在相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)物體的位移差x2x1、x3x2、x4x3，如果它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以判定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)2計(jì)算點(diǎn)間的距離計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的給定

6、有兩種：相鄰點(diǎn)間距離和各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，計(jì)算時(shí)后者要先轉(zhuǎn)換為前者，如圖所示3常見(jiàn)錯(cuò)誤對(duì)紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，常見(jiàn)的錯(cuò)誤有：(1)誤認(rèn)為T(mén)0.02 s，沒(méi)有注意到圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有幾個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫(huà)出(2)沒(méi)有進(jìn)行單位換算，圖中各數(shù)據(jù)的單位都是cm，應(yīng)當(dāng)換算為m.【變式跟蹤2】 (2013淮陰中學(xué)測(cè)試)在研究某小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)中，如圖145所示為一次記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D為依次打下的相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，且相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T0.1 s.圖145(1)由紙帶可以判定小車(chē)做_運(yùn)動(dòng)，因?yàn)椋篲 _.(2)根據(jù)紙帶可以計(jì)算C點(diǎn)的瞬時(shí)速度，vC_ m/s.(3)根據(jù)紙帶可以計(jì)算出該小車(chē)的加速

7、度大小為a_ m/s2.解析由紙帶分析可得小車(chē)在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的相鄰位移之差恒定，所以小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；vC4.4 m/s.a(CDBC)/T212 m/s2.答案(1)勻加速直線小車(chē)在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的相鄰位移之差恒定(2)4.4(3)12【典例3】 (2013蘇錫常鎮(zhèn)四市聯(lián)考)在暗室中用如圖146所示的裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)圖146實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：在漏斗內(nèi)盛滿(mǎn)清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴地落下用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一

8、次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿(mǎn)足的條件是：_.(2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較圓的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖147所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭_ m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8_ m/s(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字)圖147(3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)：_解析(1)當(dāng)頻閃儀閃光頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，才能看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴(2)根據(jù)圖示距離可知x1(19.3013.43)cm5.87102

9、 m、x2(26.3919.30)cm7.09102 m、x3(34.4826.39)cm8.09102 m、x4(43.6734.48)cm9.19102 m，閃光周期T s，利用逐差法測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.72 m/s2，第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v830102 m/s2.28 m/s.(3)該實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的原因可能有空氣阻力、水滴滴落的頻率變化、米尺沒(méi)有豎直放置等答案(1)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率(2)9.722.28(3)存在空氣阻力(或水滴滴落的頻率變化)【變式跟蹤3】 (2013廣州聯(lián)考)物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置如圖148甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

10、固定在斜面上，滑塊拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下圖乙是打出的紙帶的一段圖148(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，選A、B、C、D、E、F、G等7個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，且各計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有一個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出滑塊下滑的加速度a_ m/s2.(2)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有_(填入所選物理量前的字母)A木板的長(zhǎng)度LB木板的末端被墊起的高度hC木板的質(zhì)量m1D滑塊的質(zhì)量m2E滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(3)測(cè)量第(2)問(wèn)中所選定的物理量需要的實(shí)驗(yàn)器材是_(4)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_(用所測(cè)物理量表示，重力加速度為g)與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)_(填“偏大”或“偏小”)寫(xiě)出支持你看法

11、的一個(gè)論據(jù)：_解析(1)紙帶上可用數(shù)據(jù)為六個(gè)，為充分利用，減小誤差，數(shù)據(jù)處理方法采用逐差法，a，且由“各計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有一個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出”得出T0.04 s，代入有a102 m/s23.00 m/s2.(2)為間接測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，需找出與a的關(guān)系，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma，式中為木板的傾角，由幾何關(guān)系sin h/L，cos /L，代入有.故還應(yīng)測(cè)的物理量有h、L.(3)測(cè)量工具為刻度尺；測(cè)量時(shí)忽略了空氣阻力或紙帶受到的摩擦力等，故測(cè)出的動(dòng)摩擦因數(shù)值偏大(4)由(2)知與真實(shí)值相比，測(cè)量值偏大測(cè)量時(shí)忽略了紙帶與限位孔間的摩擦力或忽略了空氣阻力等(寫(xiě)出一個(gè)即可)答案(1)3.00(2

12、)AB(3)刻度尺(4)偏大見(jiàn)解析預(yù)測(cè)高考命題視角以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開(kāi)放性、探究性等特點(diǎn)視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)為了保證小車(chē)真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用氣墊導(dǎo)軌長(zhǎng)木板用頻閃照相或光電計(jì)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器視角2在新情景下完善實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)分析1.某同學(xué)用如圖149甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)圖149實(shí)驗(yàn)步驟如下：A安裝好實(shí)驗(yàn)器材；B讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)；C測(cè)出s1、s2、s3、.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你繼續(xù)

13、完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)，小車(chē)，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有_(填選項(xiàng)代號(hào))A電壓合適的50 Hz交流電源B電壓可調(diào)的直流電源C秒表D刻度尺E天平F重錘G彈簧秤H滑動(dòng)變阻器(2)如果小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)，所得紙帶如圖乙所示，則s1、s2、s3的關(guān)系是_，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則打c點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小是_解析(2)因小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以s3s2s2s1.c點(diǎn)是bd段的時(shí)間中點(diǎn)，則c點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度vc.答案(1)AD(2)s3s2s2s12實(shí)驗(yàn)室利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小滑塊做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)

14、的運(yùn)動(dòng)情況，打出如圖1410所示的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源上請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)紙帶的_(填“A”或“B”)端與小滑塊相連，紙帶上AB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為_(kāi)(2)根據(jù)紙帶請(qǐng)判斷該滑塊的運(yùn)動(dòng)屬于_(填“勻速”或“勻減速”)直線運(yùn)動(dòng)(3)從紙帶可以測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的距離為_(kāi)，滑塊的加速度大小為_(kāi)(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖1410解析(1)小滑塊做減速運(yùn)動(dòng)，從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)的分布看出，從左向右，相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的距離越來(lái)越大，因此紙帶的B端與小滑塊相連，紙帶上AB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4T40.02 s0.08 s.(2)從左向右紙帶上相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)的距離之差分別為x1(5.203.00)

15、cm(3.001.00) cm0.20 cm，x2(7.605.20) cm(5.203.00) cm0.20 cm，x3(10.207.60) cm(7.605.20) cm0.20 cm，顯然x1x2x3，因此該滑塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)(3)紙帶上A、B兩點(diǎn)之間的距離為xAB(10.201.00)cm9.20 cm.由公式xaT2得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小a m/s25.00 m/s2.答案(1)B0.08 s(2)勻減速(3)9.20 cm5.00 m/s23如圖1411甲所示，小車(chē)放在斜面上，車(chē)前端拴有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，跨過(guò)固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車(chē)后面與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連起初小車(chē)

16、停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，重物到地面的距離小于小車(chē)到滑輪的距離啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放重物，小車(chē)在重物的牽引下，由靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，重物落地后，小車(chē)會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz.圖乙中a、b、c是紙帶上的三段，紙帶運(yùn)動(dòng)方向如箭頭所示圖1411(1)根據(jù)所提供紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算打c段紙帶時(shí)小車(chē)的加速度大小為_(kāi) m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)打a段紙帶時(shí)，小車(chē)的加速度是2.5 m/s2.請(qǐng)根據(jù)加速度的情況，判斷小車(chē)運(yùn)動(dòng)的最大速度可能出現(xiàn)在b段紙帶中的_段內(nèi)解析a m/s25.0 m/s2，由小車(chē)拖著紙帶先加速后減速，知速度最大的一段時(shí)間內(nèi)平均速度也大，相

17、同時(shí)間內(nèi)位移最大，故是在2.98 cm段內(nèi)答案(1)5.0(2)2.98 cm4一小球在桌面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在每次曝光時(shí)的位置，并將小球的位置編號(hào)，得到的照片如圖1412所示由于底片保管不當(dāng)，其中位置4處被污損若已知攝影機(jī)連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為1 s，則利用該照片可求出：小球運(yùn)動(dòng)的加速度約為_(kāi)m/s2.位置4對(duì)應(yīng)的速度為_(kāi)m/s，能求出4的具體位置嗎？_(填“能”或“不能”)求解方法是：_(不要求計(jì)算，但要說(shuō)明過(guò)程)圖1412解析從圖中讀出5，6之間的距離為37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2，3之間的距離為6.0 cm

18、1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有x56x233aT2，求出a3.0102 m/s2；位置4對(duì)應(yīng)的速度為v4102 m/s9102 m/s；欲求4的具體位置，可以采用逐差法利用(x6x4)(x4x2)4aT2求解答案3.0102(2.81023.1102均可)9102能利用(x6x4)(x4x2)4aT2可以求出位置4的具體位置(其他方法合理均可)5在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖1413所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒(méi)有畫(huà)出，電火花計(jì)時(shí)器接220 V、50 Hz交流電源圖1413(1

19、)設(shè)電火花計(jì)時(shí)器的周期為T(mén)，計(jì)算F點(diǎn)的瞬時(shí)速度vF的公式為vF_；(2)他經(jīng)過(guò)測(cè)量并計(jì)算得到電火花計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如下表以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t0，試在圖1414所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度，作出vt圖象，并利用該圖象求出物體的加速度a_ m/s2；對(duì)應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301圖1414(3)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比_(填“偏大”、“偏小”或“不變”)解析(1)利用“中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度”求F點(diǎn)的速度，可得vF；(2)用描點(diǎn)法作出vt圖象如圖所示，由圖線的斜率求出加速度a0.40 m/s2；(3)電網(wǎng)中交變電流的電壓變化，并不改變電火花計(jì)時(shí)器的周期，故測(cè)量值與實(shí)際值相比不變答案(1)(2)見(jiàn)解析圖0.40(3)不變13