【一輪復(fù)習(xí)題精選】高考物理一輪復(fù)習(xí)專題課件：2 實(shí)驗(yàn)1《研究勻變速直線運(yùn)動》

1、實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器或電火花計(jì)時器，學(xué)會用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動2掌握判斷物體做勻變速運(yùn)動的方法(saT2)3學(xué)會用“逐差法和“圖象法求解勻變速直線運(yùn)動的加速度二、實(shí)驗(yàn)原理1電磁打點(diǎn)計(jì)時器電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種使用交流電源的計(jì)時儀器它的工作電壓是46 V，電源頻率是50 Hz，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)，電火花計(jì)時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時儀器，使用220 V交流電壓，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)如果運(yùn)動物體帶動的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時器，在紙帶上打下的點(diǎn)就記錄了物體運(yùn)動的時間紙帶上的點(diǎn)也相應(yīng)地表示出了運(yùn)動物

2、體在不同時刻的位置研究紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距，就可以了解在不同時間里，物體發(fā)生的位移和速度的大小及其變化，從而了解物體的運(yùn)動情況2.由紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動的方法如下圖，0、1、2、為時間間隔相等的各計(jì)數(shù)點(diǎn)，s1、s2、s3、為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，假設(shè)ss2s1s3s2C(恒量)，即假設(shè)兩連續(xù)相等時間間隔的位移之差為恒量，那么與紙帶相連的物體的運(yùn)動為勻變速直線運(yùn)動三、實(shí)驗(yàn)器材 1電磁打點(diǎn)計(jì)時器(如以下圖)接線柱；線圈；振片；永久磁鐵；振針；限位孔；復(fù)寫紙；定位軸；紙帶2電火花計(jì)時器(如圖甲、乙)3一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙四、實(shí)驗(yàn)步驟1把一

3、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)時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如下圖. 2.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，并在繩的另一端掛上適宜的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器(紙帶要放在復(fù)寫紙下面)，并把紙帶的一端固定在小車的后面 3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，接通電源后，放開小車，讓小車運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次4從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個開始點(diǎn)為了測量方便和減少誤差，通常不用每打一次點(diǎn)的時間作為時間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時間作為時間的單位，就是

4、T0.02 s50.1 s，在選好的開始點(diǎn)下標(biāo)明A，依次標(biāo)為B、C、D、E，叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)5測出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的長度6.根據(jù)測量結(jié)果，利用“實(shí)驗(yàn)原理中給出的公式算出加速度a1、a2、a3的值，注意T0.1 s，求出a1、a2、a3的平均值，它就是小車做勻變速直線運(yùn)動的加速度還可求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度，作v-t圖象，求得直線的斜率即為物體運(yùn)動的加速度五、本卷須知1開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器2應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車3.小車另一端所掛的鉤碼的個數(shù)要適當(dāng)，防止加速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，使各段位移無大區(qū)別，加速度的大小

5、以能在約50 mm的紙帶上清楚取出78個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 4選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集的局部，適中選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒5紙帶運(yùn)動時要減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔的摩擦6要在鉤碼(或砂桶)落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼7要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有s和T，因此誤差來源于s和T，調(diào)整好了打點(diǎn)計(jì)時器，由于電的頻率很穩(wěn)定，其誤差一般小于0.2 Hz，所以可將打點(diǎn)誤差忽略不計(jì)；假設(shè)測各個s時用最小分度為1 mm的刻度尺，其誤差一般不超過0.5 mm，假設(shè)

6、點(diǎn)子打得小而清楚，那么誤差可小于0.2 mm，因此我們應(yīng)選擇點(diǎn)子打得小而清楚的紙帶，且要用最小分度為1 mm的刻度尺估讀到0.1 mm，并要求眼睛要正對點(diǎn)和刻度尺，以盡量減小誤差 最好利用vt圖象處理數(shù)據(jù)，另可按逐差法處理數(shù)據(jù)求加速度的平均值，其好處是各個數(shù)據(jù)都得到利用，從而到達(dá)正負(fù)偶然誤差充分相抵消的作用如a(a1a2a3)/3(s4s5s6)(s1s2s3)/9T2按ss2s1s3s2aT2，可以判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動但假設(shè)用公式as/T2來計(jì)算a的值，誤差將較大.物塊帶動小車做加速運(yùn)動時，因受軌道等各方面的影響致使小車加速度不恒定，即小車不真正做勻加速直線運(yùn)動，假設(shè)采用如下圖裝置那

7、么可防止將包有白紙的總質(zhì)量為m的圓柱金屬棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之轉(zhuǎn)動，使之替代打點(diǎn)計(jì)時器當(dāng)燒斷掛圓柱的線后，圓柱金屬棒豎直自由落下，毛筆就在圓柱金屬棒面上的紙上畫出記號，得到對應(yīng)的紙帶，如圖測出在同一條豎直線上各相鄰的兩條畫線之間的間隔s1、s2、s3，利用逐差法saT2，根據(jù)電動機(jī)轉(zhuǎn)動的周期T，即可求出金屬棒下落的加速度a.【例1】根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計(jì)算就能直接得到的物理量是 ()A時間間隔B位移C加速度 D平均速度【解析】(1)紙帶的運(yùn)動時間如何確定？答紙帶的運(yùn)動時間由打點(diǎn)時間間隔確定如紙帶從某時刻開始運(yùn)動，同時打下第一個點(diǎn)，經(jīng)一定時間后

8、，假設(shè)打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下了6個點(diǎn)，那么紙帶的運(yùn)動時間為(61)0.02 s0.1s.(2)紙帶的運(yùn)動位移如何確定？答紙帶的運(yùn)動位移由紙帶上打下的點(diǎn)間距離確定如紙帶從某時刻開始運(yùn)動，經(jīng)一定時間后，假設(shè)打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下了6個點(diǎn)，剛紙帶運(yùn)動的位移是第1點(diǎn)到第6點(diǎn)間的距離，可用毫米刻度尺直接測量，測量方法如以下圖所示 (3)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計(jì)算就能直接得到的物理量是物體運(yùn)動的時間間隔和位移試問還可以間接知道哪些物理量？答還可以間接計(jì)算出運(yùn)動物體某段時間內(nèi)的平均速度假設(shè)物體做勻變速直線運(yùn)動還可進(jìn)一步算出某時刻物體的瞬時速度和物體運(yùn)動的加速度【答案】AB【例2】一打點(diǎn)

9、計(jì)時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶從斜面上滑下，如圖甲所示圖乙是打出紙帶的一段(1)打點(diǎn)計(jì)時器使用的交變電流頻率為50 Hz，利用圖乙給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a_.(2)為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需測量的物理量有_，用測得的量及加速度a表示阻力的計(jì)算式為f_. (4)小車在下滑過程中受幾個力的作用？各是什么性質(zhì)的力？答小車下滑過程中受三個力的作用，它們分別是：豎直向下的重力mg，垂直斜面向上的彈力N，沿斜面向上的摩擦力f.(5)用什么規(guī)律求出小車在下滑過程中所受的阻力f?答牛頓第二定律 1.在用打點(diǎn)計(jì)時器研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，造成各連續(xù)相等時間間隔

10、內(nèi)的位移之差不是一個恒量的主要原因是()A長度測量不精確B打點(diǎn)時間間隔不均勻C運(yùn)動中受摩擦力作用 D木板未調(diào)成水平【解析】運(yùn)動中受摩擦力作用或木板未調(diào)成水平時，只要拉力足夠大，物體仍能做勻變速直線運(yùn)動，故C、D錯誤；A、B選項(xiàng)所述是其主要原因【答案】AB2在使用打點(diǎn)計(jì)時器時()A應(yīng)先接通電源，再使紙帶運(yùn)動B應(yīng)先使紙帶運(yùn)動，再接通電源 C在使紙帶運(yùn)動的同時接通電源D先使紙帶運(yùn)動或先接通電源都可以 【解析】 先接通電源，再使紙帶運(yùn)動，可使紙帶上打出的點(diǎn)更多，紙帶利用率更高另外，在紙帶運(yùn)動較快的情況下，如果先釋放紙帶后接通電源，可能出現(xiàn)紙帶上無點(diǎn)的情況. 【答案】A3某同學(xué)用手水平地拉動紙帶通過打點(diǎn)

11、計(jì)時器后，在紙帶上打下一列點(diǎn)，他要根據(jù)這列點(diǎn)計(jì)算紙帶運(yùn)動的平均速度及紙帶是否做勻速直線運(yùn)動，那么以下操作正確的選項(xiàng)是()A他首先查清共有多少個點(diǎn)B他首先從第一個能看清的點(diǎn)數(shù)起，查清共有多少個點(diǎn)C他分別測出每兩個相鄰清晰點(diǎn)間的距離，然后相加，把相加的結(jié)果作為所有能看清的點(diǎn)間的總長度，用來計(jì)算平均速度D他分別測出每兩個相鄰清晰點(diǎn)間的距離，用來計(jì)算各段的平均速度，判斷是否為勻速運(yùn)動【解析】在大多數(shù)測量中不需要全部的點(diǎn)，因此，在很多情況下把最先打出的一些不很清晰、分布不夠合理的點(diǎn)舍去，而利用那些清晰的、分布合理的點(diǎn)在此題的實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)如此處理，因此A選項(xiàng)錯誤，B選項(xiàng)正確在測量距離時，按C選項(xiàng)所表達(dá)的方法

12、測量誤差較大，原因是每次測量都會帶來絕對誤差，在相加時會造成誤差積累，正確的方法是用較長的尺一次測出所需的總長 D選項(xiàng)的表達(dá)是正確的因?yàn)橛?jì)算各段的平均速度時需要的是各段的長度，必須分段測量【答案】BD4電磁打點(diǎn)計(jì)時器，是一種使用交流電源的記錄運(yùn)動物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，振針每隔_s打一個點(diǎn)現(xiàn)在用打點(diǎn)計(jì)時器測定物體的速度，當(dāng)電源頻率低于50 Hz時，如果仍按50 Hz計(jì)算，那么測出的速度數(shù)值將比真實(shí)值 _.【解析】打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的頻率是由電源的頻率決定的，且打點(diǎn)的頻率等于電源的頻率當(dāng)交流電源頻率為50 Hz時，打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02 s打一個點(diǎn)，假設(shè)電源的實(shí)際頻

13、率小于50 Hz時打兩次點(diǎn)的時間間隔將大于0.02 s，故假設(shè)仍按0.02 s計(jì)算運(yùn)動時間時，所測得運(yùn)動時間小于實(shí)際時間，由此計(jì)算出的速度值也就大于其真實(shí)值【答案】大5在做研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)時，得到一段紙帶如下圖假設(shè)以每五次打點(diǎn)的時間作為時間單位，得到圖中的5個計(jì)數(shù)點(diǎn)，各點(diǎn)到標(biāo)號是0的計(jì)數(shù)點(diǎn)距離已量出，分別是4 cm、10 cm、18 cm、28 cm，那么小車的運(yùn)動性質(zhì)是_，打點(diǎn)計(jì)時器打第1點(diǎn)和第4點(diǎn)時速度分別是v1_m/s，v4_m/s，小車的加速度a_m/s2.【答案】勻加速直線運(yùn)動26(2021六安市徐集中學(xué)高三調(diào)研)某學(xué)生用打點(diǎn)計(jì)時器探究小車的勻變速直線運(yùn)動他將打點(diǎn)計(jì)時器接到頻

14、率為50 Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時得到一條紙帶如下圖，他在紙帶上便于測量的地方選取第一個計(jì)時點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，第六個點(diǎn)下標(biāo)明B，第十一個點(diǎn)下標(biāo)明C，第十六個點(diǎn)下標(biāo)明D，第二十一個點(diǎn)下標(biāo)明E.測量時發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，于是他測得AC長為14.56 cm、CD長為11.15 cm，DE長為13.73 cm，那么打C點(diǎn)時小車的瞬時速度大小為_m/s，小車運(yùn)動的加速大小為_m/s2，AB的距離應(yīng)為_cm.(保存三位有效數(shù)字)【答案】7在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測量數(shù)據(jù)后，通過計(jì)算得到了小車運(yùn)動過程中各計(jì)時時刻的速度如表所示. 位置編號0 12 34 5 時間t/s00.1 0.2

15、0.3 0.40.5速度v/ms10.380.630.881.121.38 1.63(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，小車做_運(yùn)動(2)由于此次實(shí)驗(yàn)的原始紙帶沒有保存，另一同學(xué)想估算小車從位置0到位置5的位移，其估算方法如下：s0.1)m那么，該同學(xué)得到的位移 _(選填“大于、“等于或“小于)實(shí)際位移，為了使計(jì)算位移的誤差盡可能小，你認(rèn)為采取什么方法更適宜？(不必算出具體數(shù)據(jù)) _. 8某同學(xué)用如圖甲所示裝置測量重力加速度g，所用交流電頻串為50 Hz.在所選紙帶上取某點(diǎn)為0計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后每3個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，所有測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號如圖乙所示 從數(shù)據(jù)處理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的，方法A中有_；方法B中有_因此，選擇方法