2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)專題（一）第4講 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案（含解析）.doc

《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)專題（一）第4講 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案（含解析）.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)專題（一）第4講 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案（含解析）.doc（18頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第4講　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．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)利用紙帶探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，并能畫出小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象，根據(jù)圖象求加速度。 二、實(shí)驗(yàn)器材 電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。 考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與操作 1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷 ①若物體在任意連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移之差Δx為一恒量，即Δx＝aT2，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 ②利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象，若圖象是一條傾斜的直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)由紙帶計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度vn＝來(lái)計(jì)算。 (3)利用紙帶求物體加速度的兩種方法 ①逐差法 以連續(xù)相鄰的位移x1、x2、x3、x4、x5、x6為例：根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即為物體的加速度。 ②圖象法 利用vn＝求出打各點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，然后作出vt圖象，用vt圖象的斜率求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。 2．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)儀器安裝 ①把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)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(guò)定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面。放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。 (2)測(cè)量與記錄 ①把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，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(diǎn)，從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開始確定計(jì)數(shù)點(diǎn)，為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位，即計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T＝0.1 s。正確使用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并填入設(shè)計(jì)的表格中。 ③利用某一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 ④增減所掛鉤碼數(shù)，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 (2016天津高考)某同學(xué)利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是________。 A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 B．先接通電源再釋放小車 C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力 解析　若細(xì)線與長(zhǎng)木板不平行，隨著小車逐漸靠近滑輪，細(xì)線與水平方向的夾角增大，小車所受合力隨之變化，因此小車的加速度發(fā)生變化，即小車不做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，A選項(xiàng)必要。先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定工作后再釋放小車，點(diǎn)跡按勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律顯現(xiàn)在紙帶上；若先釋放小車再接通電源，則開始階段沒有打點(diǎn)，紙帶上得到的點(diǎn)跡較少，也較密，誤差較大，故B項(xiàng)必要。該實(shí)驗(yàn)研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，與小車所受到的合力及合力大小的計(jì)算無(wú)關(guān)，故C、D項(xiàng)不必要。 答案　AB 特別提醒 (1)紙帶和細(xì)繩要與木板平行，小車運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)。 (2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)后應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶。 (3)要防止鉤碼落地以及小車與滑輪相撞。 (4)選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，舍棄打點(diǎn)密集的部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少。 在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了能夠較準(zhǔn)確地測(cè)出加速度，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：________。 A．把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面 B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路 C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼 D．把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)三次 F．從四條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起始點(diǎn)，并把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，在選好的起始點(diǎn)下面記作0，第六個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1，依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6，并測(cè)算出相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 G．根據(jù)公式a1＝、a2＝、a3＝及a＝求出a 答案　ABCDFG 解析　打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用交流電源，E錯(cuò)誤。根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和原理可知，A、B、C、D、F、G均正確。 考點(diǎn)二　數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1．?dāng)?shù)據(jù)處理 公式法處理數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)原理部分已詳細(xì)介紹，下面介紹用圖象法處理數(shù)據(jù)。 (1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出vt圖象 ①根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)。 ②作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的vt圖線，它是一條傾斜的直線，如圖所示。 (2)由實(shí)驗(yàn)得出的vt圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 有兩條途徑進(jìn)行分析： ①直接分析圖象的特點(diǎn)：小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象是一條傾斜的直線，如圖所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt，速度也會(huì)增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化。 ②通過(guò)函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步分析：既然小車的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt＋b，顯然v與t成“線性關(guān)系”，小車的速度隨時(shí)間均勻變化。 2．誤差分析 (1)偶然誤差 ①紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量有偶然誤差，故要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差。 ②作圖時(shí)描點(diǎn)位置不準(zhǔn)導(dǎo)致誤差。為此在描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。 (2)系統(tǒng)誤差 ①紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時(shí)紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行，同時(shí)選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率。 ②木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測(cè)量得到的加速度只能是所測(cè)量段的平均加速度?？稍谀景迳箱佉粚影准埢驌Q用氣墊導(dǎo)軌。 (2016海南高考)某同學(xué)利用如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過(guò)滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖b所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)?；卮鹣铝袉栴}： (1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為________ m/s，在打出D點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為________ m/s。(保留兩位有效數(shù)字) (2)物塊的加速度大小為________ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字) 解析　(1)vB＝＝ m/s ＝0.56 m/s vD＝＝ m/s＝0.96 m/s。 (2)a＝＝ m/s2＝2.0 m/s2。 答案　(1)0.56　0.96　(2)2.0 特別提醒 (1)對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄要遵守有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則，結(jié)果要符合題目要求。 (2)計(jì)算方法的選用：求加速度的三種方法中，用Δx＝aT2直接求加速度的方法簡(jiǎn)單，但誤差較大，適用于測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確或計(jì)數(shù)間隔較少的情況；逐差法求加速度誤差較小，但需選取的計(jì)數(shù)間隔為偶數(shù)；圖象法求加速度科學(xué)性強(qiáng)、誤差小，適用于所測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)間隔較多的情況。 (3)牽引小車的細(xì)繩上所掛鉤碼數(shù)要適當(dāng)。小車的加速度過(guò)大或過(guò)小將導(dǎo)致紙帶上的點(diǎn)過(guò)少或各段位移差過(guò)小，從而產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。加速度的大小以能在約50 cm長(zhǎng)的紙帶上清晰地選取6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s。 (1)根據(jù)紙帶可判定小車做____________運(yùn)動(dòng)。 (2)根據(jù)紙帶計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度：vD＝__________ m/s，vC＝________ m/s，vB＝________ m/s。在如圖乙所示坐標(biāo)中作出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出紙帶的加速度a＝________。 (3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義是 _______________________________________________________________。 答案　(1)勻加速直線(或勻加速) (2)3.90　2.64　1.38　圖見解析　12.6 m/s2 (3)表示小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度 解析　(1)根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可知xBC－xAB＝xCD－xBC＝xDE－xCD＝12.60 cm，故小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)vD＝＝ m/s ＝3.90 m/s vC＝＝ m/s ＝2.64 m/s vB＝＝ m/s＝1.38 m/s 如圖所示描點(diǎn)連線得vt圖線，由圖線斜率知紙帶的加速度a＝12.6 m/s2。 (3)由圖知交點(diǎn)的速度表示小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度。 考點(diǎn)三　實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新 高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，常在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景。因此，要在夯實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。 對(duì)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新可從以下角度進(jìn)行： 1．實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn) (1)用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板。 (2)用頻閃照相的方法、滴水法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 通過(guò)以上裝置的改進(jìn)能最大限度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，以提高實(shí)驗(yàn)的精確度。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理的創(chuàng)新 (1)課本習(xí)題中的剪紙帶法。 (2)利用“化曲為直”的思想將xt的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為t的線性關(guān)系，描點(diǎn)作圖，由圖線的斜率確定加速度的大小。 在暗室中用如圖所示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。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、一根帶熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴地落下。 ②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次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。 ③用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。 ④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)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖所示，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)果均保留三位有效數(shù)字) (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)由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，即增大閃光時(shí)間間隔，當(dāng)閃光的時(shí)間間隔等于水滴滴下的時(shí)間間隔時(shí)，后一水滴經(jīng)過(guò)一個(gè)頻閃間隔運(yùn)動(dòng)到前一水滴的位置，第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率。 (2)g＝ ＝ m/s2 ＝9.72 m/s2； v8＝＝ m/s≈2.28 m/s。 (3)空氣阻力對(duì)水滴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。 答案　(1)等于水滴滴落的頻率 (2)9.72　2.28　(3)見解析 方法感悟 代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的常用儀器及方法解讀 (1)光電門傳感器 光電門傳感器是測(cè)定瞬時(shí)速度的儀器，它的原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到另一端的接收窗口(如圖所示)，當(dāng)固定在運(yùn)動(dòng)物體上一個(gè)已知寬度的擋光板通過(guò)光電門時(shí)，它可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集器記下?lián)豕獍褰?jīng)過(guò)的時(shí)間，再用擋光板的寬度除以經(jīng)過(guò)的時(shí)間求得運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度。實(shí)際上測(cè)量的是平均速度，當(dāng)時(shí)間(或位移)很小時(shí)，這段時(shí)間(或位移)對(duì)應(yīng)的平均速度近似等于瞬時(shí)速度，計(jì)算公式為v＝，距離d越小，測(cè)量誤差越小。 (2)頻閃照相機(jī) 頻閃照相是研究變速運(yùn)動(dòng)常用的實(shí)驗(yàn)手段。在暗室中，照相機(jī)的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動(dòng)的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。其處理原理類似于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 (3)滴水法 控制每滴一滴水的時(shí)間間隔相等，用照相機(jī)拍下照片，處理照片上記錄的信息，注意照相相片與實(shí)物的比例關(guān)系。 某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖1裝置來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要操作如下? ①安裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上； ②打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，并用刻度尺(圖上未畫出)測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的高度h，計(jì)算出小鐵球通過(guò)兩光電門間的平均速度v； ③保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復(fù)②的操作。測(cè)出多組(h，t)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平均速度v； ④畫出vt圖象。 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)，回答如下問題： (1)設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時(shí)的速度為v0，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。則小鐵球通過(guò)兩光電門間平均速度v的表達(dá)式為________。(用v0、g和t表示) (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 h/(cm) 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 t/(s) 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255 v/(ms－1) 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.36 請(qǐng)?jiān)趫D2坐標(biāo)紙上畫出vt圖象。 (3)根據(jù)vt圖象，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________ m/s2，試管夾到光電門1的距離約為________ cm。(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)v＝v0＋gt　(2)圖見解析 (3)9.7(9.5～9.9均可)　6.0(5.7～6.3均可) 解析　(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，得小鐵球通過(guò)兩光電門間平均速度v的表達(dá)式為v＝v0＋gt。 (2)根據(jù)數(shù)據(jù)作出vt圖象： (3)小鐵球通過(guò)兩光電門間平均速度v的表達(dá)式為v＝v0＋gt；所以vt圖象的斜率表示g，所以當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝2k＝9.7 m/s2，根據(jù)vt圖象得出v0＝1.08 m/s，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得試管夾到光電門1的距離約為x＝ m＝0.060 m＝6.0 cm。 課后作業(yè) 1．(2018全國(guó)卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端，讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺。 (2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子。若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為________(用L、L1和g表示)。 (3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm，乙的反應(yīng)時(shí)間為________ s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)寫出一條提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：__________________________ ___________________________________________________________________。 答案　(2) 　(3)0.20 (4)多次測(cè)量取平均值；初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子 解析　根據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時(shí)間t內(nèi)，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，h＝gt2，解得t＝。代入數(shù)據(jù)得：t＝0.20 s。 2．(2018北京高考)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。 b．選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t＝0)，然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中A、B、C、D、E、F…所示。 c．通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E…點(diǎn)時(shí)小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5… d．以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)： (1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有________和________(填選項(xiàng)前的字母)。 A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) (2)在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出vt圖象。 (3)觀察vt圖象，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是____________________________。vt圖象斜率的物理意義是________。 (4)描繪vt圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)Δt的要求是____________________(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，為此他設(shè)計(jì)了如圖4所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的。___________________________ ______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案　(1)A　C　(2)圖見解析 (3)小車的速度隨時(shí)間均勻變化　加速度 (4)越小越好　有關(guān) (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過(guò)的位移x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源；為了計(jì)算速度需要利用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度。故需要的儀器選A、C。 (2)C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為v3。描點(diǎn)連線，圖象如圖所示。 (3)結(jié)合圖象可以看出小車速度隨時(shí)間均勻變化，所以小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，圖象的斜率代表了運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。 (4)Δt越小，則越接近計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，所以Δt越小越好，計(jì)算速度需要用到Δx的測(cè)量值，所以Δx大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān)。 (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過(guò)的位移x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。(要檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的，可以檢驗(yàn)小球運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的平方成正比，利用滴水可以得到小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，并測(cè)出小球在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移，則可以驗(yàn)證。) 3．(2017全國(guó)卷Ⅰ)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖a所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖b記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴) (1)由圖b可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖b的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到圖b中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為____________ m/s，加速度大小為________ m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)從右向左　(2)0.19　0.037 解析　(1)小車運(yùn)動(dòng)時(shí)由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計(jì)時(shí)器滴下水滴的間距逐漸變小，因此小車從右向左運(yùn)動(dòng)。 (2)滴水的時(shí)間間隔T＝ s≈0.67 s 小車運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)位置時(shí)的瞬時(shí)速度 vA＝＝ m/s≈0.19 m/s 根據(jù)逐差法，共有5組數(shù)據(jù)，舍去中間的一組數(shù)據(jù)，則加速度 a＝ ＝ m/s2≈－0.037 m/s2 因此加速度的大小為0.037 m/s2。 4．(2017全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。 　 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖a，將光電門固定在斜面下端附近：將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度(如圖b所示)，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出Δt圖，如圖c所示。 完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________________。 (2)由圖c可求得，vA＝________ cm/s，a＝________ cm/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.3 解析　(1)是Δt時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，vA為Δt時(shí)間內(nèi)的初速度，根據(jù)速度公式得＝vA＋a＝vA＋Δt。 (2)由＝vA＋Δt可知，圖c中圖線與軸的交點(diǎn)為vA，圖線的斜率為。將圖線延長(zhǎng)可知，vA＝52.1 cm/s，在圖線上選取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，求得斜率 ＝ cm/s2≈8.17 cm/s2， 即a≈16.3 cm/s2。 5．(2018濰坊一模)如圖甲為測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，C為數(shù)字毫秒表，A、B為兩個(gè)相同的光電門，C可以測(cè)量鐵球兩次擋光的時(shí)間間隔。開始時(shí)鐵球處于A門的上邊緣，當(dāng)斷開電磁鐵的開關(guān)由靜止釋放鐵球時(shí)，A門開始計(jì)時(shí)，落到B門時(shí)停止計(jì)時(shí)，毫秒表顯示時(shí)間為鐵球通過(guò)A、B兩個(gè)光電門的時(shí)間間隔t，測(cè)量A、B間的距離x?，F(xiàn)將光電門B緩慢移動(dòng)到不同位置，測(cè)得多組x、t數(shù)值，畫出隨t變化的圖線為直線，如圖乙所示，直線的斜率為k，則由圖線可知，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間＝________；若某次測(cè)得小球經(jīng)過(guò)A、B門的時(shí)間間隔為t0，則可知鐵球經(jīng)過(guò)B門時(shí)的速度大小為________，此時(shí)兩光電門間的距離為________。 答案　2k　2kt0　kt 解析　小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，出發(fā)點(diǎn)在A點(diǎn)，小球在A點(diǎn)的速度為0，則小球從A到B的過(guò)程：x＝gt2，則＝gt，可知t圖象為正比例函數(shù)圖象，斜率k＝，解得：g＝2k。依據(jù)速度公式，則有：vB＝gt0＝2kt0；而兩光電門的間距d＝gt2＝kt。 6．在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50 Hz低壓交流電源上，該同學(xué)在打出的紙帶上按打點(diǎn)的先后順序每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn))。從A點(diǎn)開始在每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由長(zhǎng)到短緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖所示。 (1)若把每一段紙帶的右上端連接起來(lái)，結(jié)果得到一條傾斜的直線，如圖所示，由圖可知紙帶做________運(yùn)動(dòng)且直線與－x方向夾角越大，說(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度________(填“越大”或“越小”)。 (2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A開始計(jì)時(shí)，為求出0.25 s時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出________(填“a”“b”“c”“d”或“e”)段紙帶的長(zhǎng)度。 (3)若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為10.0 cm，e段紙帶的長(zhǎng)度為2.0 cm，則可求出加速度的大小為________m/s2。 答案　(1)勻減速直線　越大　(2)c　(3)2.0 解析　(1)紙帶剪接后，水平方向每條寬度相同，正好與時(shí)間對(duì)應(yīng)，豎直長(zhǎng)度為相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，由于Δx＝aT2，紙帶長(zhǎng)度差相等，即加速度恒定。圖象斜率越大，而T一定，則Δx越大，所以加速度越大。 (2)求0.25 s時(shí)的速度，即求0.2～0.3 s內(nèi)的平均速度，0.2～0.3 s內(nèi)的位移恰好是紙帶c段對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。 (3)利用Δx＝aT2，即xm－xn＝(m－n)aT2，有a＝＝－2.0 m/s2，所以加速度的大小為2.0 m/s2。