高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 專題精講 實驗一 研究勻變速直線運動課件

實驗一實驗一 研究勻變速直線運動研究勻變速直線運動01主干回顧固基礎(chǔ)【考綱解讀】1了解打點計時器的構(gòu)造，會使用打點計時器2會計算紙帶上各點的瞬時速度3會利用紙帶計算加速度4會用圖象法探究小車速度與時間的關(guān)系，并能根據(jù)圖象求加速度【實驗?zāi)康摹?練習(xí)使用打點計時器，利用打點紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律2能畫出小車運動的vt圖象，并根據(jù)圖象求加速度【實驗原理】1打點計時器(1)作用：計時儀器，每隔0.02 s打一次點(2)工作條件：電磁打點計時器：4 V6 V的交流電源電火花計時器：220 V的交流電源(3)紙帶上各點的意義：表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的運動情況2利用紙帶判斷物體運動性質(zhì)的方法(1)沿直線運動的物體，若相等時間內(nèi)的位移相等，即x1x2x3，則物體做勻速直線運動(2)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移分別為x1，x2，x3，x4，若xx2x1x3x2x4x3，則說明物體在做勻變速直線運動，且xaT2.【實驗器材】電火花計時器(或電磁打點計時器)，一端附有滑輪的長木板，小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片【實驗步驟】1儀器安裝(1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路 (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并將它的一端固定在小車的后面實驗裝置見下圖所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行2測量與記錄(1)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，隨后立即關(guān)閉電源換上新紙帶，重復(fù)三次(2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，從后邊便于測量的點開始確定計數(shù)點，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位，即T0.1 s，如圖所示，正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點之間的距離 (3)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度 (4)增減所掛鉤碼數(shù)，或在小車上放置重物，再做兩次實驗【數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論】1由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象(1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點，如圖，可以看到，對于每次實驗，描出的幾個點大致落在一條直線上 (2)做一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的點，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的vt圖象，它是一條傾斜的直線2由實驗得出vt圖象后，進一步分析得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線如圖所示，當(dāng)時間增加相同的值t時，速度也會增加相同的值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化【注意事項】(1)平行：紙帶、細(xì)繩要和木板平行(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞 (4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計數(shù)點為宜 a作出速度時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度； b剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度02典例突破知規(guī)律考點1實驗步驟和數(shù)據(jù)處理典例透析在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，為了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，將你認(rèn)為正確的選項前面的字母填在橫線上：_A把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面B把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路 C再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車 D把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面 E把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，隨后立即關(guān)閉電源，換上新紙帶，重復(fù)三次嘗試解答選ABCDFG.在實驗中盡可能地保證小車做勻變速直線運動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運動情況，既要減小運動誤差也要減小紙帶的分析誤差其中E項中的電源應(yīng)采用交流電，而不是直流電 變式訓(xùn)練 某同學(xué)用如下圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動 實驗步驟如下： A安裝好實驗器材； B讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復(fù)幾次選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數(shù)點，如圖乙中a、b、c、d等點； C測出x1、x2、x3、. 結(jié)合上述實驗步驟，請你繼續(xù)完成下列任務(wù)： (1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)，小車，一端附有滑輪的長木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有_(填選項代號) 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滑動變阻器 (2)如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是_，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是_考點2紙帶數(shù)據(jù)的處理 典例透析某同學(xué)用打點計時器測做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f50 Hz，在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，但僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：xA16.6 mm，xB126.5 mm，xD624.5 mm 若無法再做實驗，可由以上信息推知： (1)相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為_s； (2)打C點時物體的速度大小為_m/s(取2位有效數(shù)字)； (3)物體的加速度大小為_(用xA、xB、xD和f表示)高考對“紙帶”的命題往往從以下三個方面設(shè)置問題(1)利用連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差x2x1x3x2x4x3等于恒量進行有關(guān)計算或判斷(2)利用平均速度法求瞬時速度；(3)利用xaT2(或逐差法)求a. 變式訓(xùn)練 某同學(xué)在研究小車的運動實驗中，獲得一條點跡清楚的紙帶，如圖所示，已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，該同學(xué)選擇了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，測量數(shù)據(jù)如圖所示，單位是cm. (1)小車做什么運動？ (2)試計算瞬時速度vB、vC、vD、vE各多大？ (3)計算小車的加速度多大？解析：(1)因為相鄰的位移差xBCABCDBCDECDEFDE常數(shù)，所以小車做勻加速直線運動(2)由圖可知，相鄰計數(shù)點的時間間隔T20.02 s0.04 s由求瞬時速度的方法可得：答案：(1)勻加速直線運動(2)0.415 m/s0.495 m/s0.575 m/s0.655 m/s(3)2.0 m/s2考點3應(yīng)用紙帶分析物體運動特點典例透析12012山東高考某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達滑輪處)從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示打點計時器電源的頻率為50 Hz. 通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點_和_之間某時刻開始減速 計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為_m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為_m/s.(保留三位有效數(shù)字) 物塊減速運動過程中加速度的大小為a_m/s2.嘗試解答6 7(或7 6) 1.00 1.20 2.00從計數(shù)點1到6相鄰的相等時間內(nèi)的位移差x2.00 cm，在6、7計數(shù)點間的位移比5、6計數(shù)點間的位移增加了(12.2811.01) cm1.27 cm2.00 cm，因此，開始減速的時刻在計數(shù)點6和7之間22013廣東高考(1)研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如下圖a所示，其中斜面傾角可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖b所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出 部分實驗步驟如下： A測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車 C將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連 D把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實驗步驟的正確順序是：_(用字母填寫) 圖b中標(biāo)出的相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔T_s. 計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v5_. 為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應(yīng)為a_. 變式訓(xùn)練 光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長小板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0102 s和4.0103 s用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示 (1)滑塊的寬度d_cm. (2)滑塊通過光電門1時的速度v1_m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是通過光電門1和2時的_，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將_的寬度減小一些答案：(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊