專題一測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度—2021屆高中物理一輪復(fù)習(xí)暑假專題學(xué)案(實(shí)驗(yàn))

1、輪復(fù)習(xí)暑假實(shí)驗(yàn)專題一-測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會用打點(diǎn)紙帶探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。2 .會利用打點(diǎn)紙帶測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度和加速度。3 .能畫出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象，會根據(jù)圖象求加速度。二、實(shí)驗(yàn)原理1 .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間：當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)。 工作電源：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源為 4 V6 V交流電源；電火花計(jì)時(shí)器的工作電 源為220 V交流電源。2 .求瞬時(shí)速度的方法紙帶如圖所示，若打點(diǎn)時(shí)間間隔為T,則Vn-3 .求加速度的方法(1) “逐差法”求加速度：利用公式Ax=aT2可得a=(2) “圖象法”求加

2、速度：利用紙帶求出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，畫出v-t圖象，求出圖線的斜率即加速度。三、實(shí)驗(yàn)器材：小車、細(xì)線、一端附有定滑輪的長木板、鉤碼、紙帶、交流電源、導(dǎo)線 ， 還需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .把一端附有滑輪的長木板平放在實(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 長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2 .把細(xì)線拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上合適的鉤碼，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí) 器,并把紙帶的另一端固定在小車后面。3 .把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打 完一條紙帶后立即關(guān)閉電源，再取下紙帶。4 .換上新紙帶，重復(fù)操作三次。5 .選擇一

3、條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在便于測量的地方選擇合適 的計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次標(biāo)明0、1、2、3、4、5、6,測量各點(diǎn)之間的間距填入下表中。6 .依次求出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5對應(yīng)的瞬時(shí)速度，填入表中。計(jì)數(shù)點(diǎn)0123456從0到該計(jì)數(shù)點(diǎn)長度/mxi X2 X3 X4 X5 X602 13 24 35 46 57各段長度/m速度/(m , s -1)五、數(shù)據(jù)處理1 .圖象法：先利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的等時(shí)性，根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可以計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，丫1=詈、V2=詈、丫3罟、Vn=。然后用描點(diǎn)法畫出V-t圖象,再計(jì)算圖線的斜率即加速度。2 .逐差法：利用公式&X、a

4、苦、a3,再取平均值屆上墳3。 3T23廣3例1.在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中。(1)從下列器材中，選出實(shí)驗(yàn)所需的器材 ；為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，還需。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；天平；低壓直流電源；細(xì)純；紙帶；小車；鉤碼；秒表；一 端有滑輪的長木板。 下列操作中正確的有 。(填選項(xiàng)代號)A.通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線上B.坐標(biāo)軸單位長度越小越好C.開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點(diǎn)要先斷開電源后取紙帶D.鉤碼的質(zhì)量越大越好數(shù)字計(jì)時(shí)器與光電門的應(yīng)用數(shù)字計(jì)時(shí)器可以記錄物體經(jīng)過光電門時(shí)遮光片擋光的時(shí)間。由于遮光片很窄，可以用遮光片的寬度除以遮光時(shí)間作為物體通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，因

5、此可以用來解決一些有關(guān)速度與加速度的問題。例2.某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計(jì)時(shí)器的裝置測量重力加速度，如圖甲所示。在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，透光時(shí)停止計(jì)時(shí)，若再次 擋光,計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控 開關(guān)），由靜止釋放，測得先后兩段擋光時(shí)間t/nt2。用游標(biāo)卡尺測量AB AC的長度，其中AB的長度如圖乙所示，其值為 mm若狹縫寬度不能忽略,則該同學(xué)利用 心曲，%y ,g=詼應(yīng)及相關(guān)測量值得到的 0*2重力加速度值比其真實(shí)值（選填“偏大”或“偏小”）,其原因課堂練習(xí)1.（2018江西臨川一中高三調(diào)研）用如圖所示的裝置

6、做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī) 律”實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是（）。A.小車從靠近定滑輪處釋放,等字B.先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,再釋放小車jjC.實(shí)驗(yàn)前要平衡小車受到的阻力D.電火花計(jì)時(shí)器接學(xué)生電源直流輸出端2 .某同學(xué)測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了在不同拉力下的a、b、c、d等幾條較 為理想的紙帶，并在紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 0.1 s,將每條紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)都記為 0、1、2、3、4、5、，如圖所示A B C三段紙帶, 分別是從三條不同紙帶上撕下的，其中屬于紙帶a的是（）。3.00 cm 6,U cm1Z31 cm3 .（2018安徽淮南二模）（多選）在“探究小車速

7、度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，對于減 小實(shí)驗(yàn)誤差來說，下列方法中有益的是（）。A.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B.使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)問問隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計(jì)算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實(shí)驗(yàn)4 .（多選）圖示為同一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的兩條紙帶，由紙帶可知（）A.在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“ 0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的大B.在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“ 0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的小C.紙帶甲的加速度比乙的大D.紙帶甲的加速度比乙的小 5.（2019長春市實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三監(jiān)測）利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測量勻變速

8、直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí) 速度和加速度，如圖所示為研究一個(gè)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50 Hz,圖中A、B、G D E為所選取的五個(gè)連 續(xù)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有四個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，B、G D E四點(diǎn)與A點(diǎn)的距離標(biāo)在圖中，利用圖中數(shù)據(jù)可知對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)物體的速度大小為m/s,物體加速度大小為m/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）J 28.43- 單位:cm6.（2017全國卷H ,22）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、長度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：如圖甲，將光電門

9、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τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；擋光片乙HZ語動(dòng)方F 前端,當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測得光線被擋光片遮住的時(shí)間At;用As表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長度（如圖乙所示），年表示滑塊在擋光片遮住光線的At時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出土;將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟；多次重復(fù)步驟；利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出V- t圖，如圖內(nèi)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,則號與va、a和A t的關(guān)

10、系式為=。(2)由圖內(nèi)可求得,v a=cm/s,a=cm/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)一輪復(fù)習(xí)暑假實(shí)驗(yàn)專題一- 測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度參考答案例 1. (1) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器, 所用電源為交流電, 因此不用選, 但實(shí)驗(yàn)還需低壓交流電源, 鉤碼的質(zhì)量在實(shí)驗(yàn)中不用測量, 因此不用選。(2) 實(shí)驗(yàn)中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條直線上,這樣可以減小摩擦，A項(xiàng)正確；要適當(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的 坐標(biāo)平面內(nèi), 所以 B 項(xiàng)錯(cuò)誤 ; 開始前要先接通電源后松開紙帶, 打完點(diǎn)要先斷開電源后取紙帶 , 這樣可以使實(shí)驗(yàn)效果更好, 所以 C 項(xiàng)正確 ;

11、 鉤碼的質(zhì)量要適中, 不要太大也不要太小，以100 g左右為宜，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案： (1) 交流電源(2)AC例2.(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為74 mm,游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊,所以游標(biāo)讀數(shù)為 3X 0.1 mm=0.3 mm,所以最終讀數(shù)為 74 mm+0.3 mm=74.3 mm(2)若狹縫寬度不能忽略，A到C的實(shí)際時(shí)間大于ti+t2,所以測量得到的重力加速度值比其真實(shí)值偏大, 原因?yàn)楠M縫通過計(jì)時(shí)器的時(shí)間未計(jì)。答案： (1)74.3(2) 偏大 未計(jì)狹縫通過光電計(jì)時(shí)器的時(shí)間課堂練習(xí)1.B 在釋放小車前, 小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, 遠(yuǎn)離滑輪處, 以便在紙帶上打出更多的點(diǎn)

12、, 有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和減小誤差,A 項(xiàng)錯(cuò)誤 ; 實(shí)驗(yàn)中為了在紙帶上打出更多的點(diǎn) , 也為了打點(diǎn)的穩(wěn)定, 應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, 然后釋放小車,B 項(xiàng)正確 ; 該實(shí)驗(yàn)不需要平衡小車受到的阻力。項(xiàng)錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器接220 V交流電源，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.B 根 據(jù) 勻 變 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 特 點(diǎn) ( 相 鄰 的 時(shí) 間 間 隔 位 移 之 差 相 等 ) 得 出X34-X 23=X23X 12=Xl2X 01,所以屬于紙帶a的是B圖。3.ACD 選取計(jì)數(shù)點(diǎn)可以使用于測量和計(jì)算的相鄰點(diǎn)間的間隔增大, 在用直尺測量這些點(diǎn)問的間隔時(shí)，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，A項(xiàng)正確；在實(shí)

13、驗(yàn)中 , 如果小車運(yùn)動(dòng)的加速度過小, 打出的點(diǎn)很密, 長度測量的相對誤差較大, 測量準(zhǔn)確度會降低, 小車的加速度略大一些較好, 如果每五個(gè)點(diǎn)中取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn), 以能在紙帶上50 cm 長度內(nèi)清楚地取出67 個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜,B 項(xiàng)錯(cuò)誤 ; 為了減小長度測量的相對誤差,舍去紙帶上過于密集, 甚至分辨不清的點(diǎn)是必要的,C 項(xiàng)正確 ; 如果實(shí)驗(yàn)中所用長木板各部分的平整程度和光滑程度不同, 小車的速度變化會不均勻而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的增大, 因此在實(shí)驗(yàn)前對所用長木板進(jìn)行挑選、檢查是必要的,D項(xiàng)正確。4.BD在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“ 0”至“5”的過程中，兩紙帶所用時(shí)間相同，但甲紙帶位移小 于乙紙帶位移,故城甲句丁八項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間所用時(shí)間相等，可知甲的速度 不變，乙的速度變大，故a甲a乙,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。5.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得vb=駟=0.823 m/s,由 圖可知 xi=6.98cm,X2=(16.45-6.98)cm=9.47arcm