2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第一章實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動課件

實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動一、基本原理與操作二、數(shù)據(jù)處理平行紙帶、細(xì)繩要和長木板平行靠近釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置一先一后實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實(shí)驗(yàn)后先斷開電源，后取下紙帶防止碰撞在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，防止鉤碼落地及小車與滑輪碰撞三、注意事項減小誤差小車另一端掛的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打的點(diǎn)過于密集紙帶選取選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)跡密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點(diǎn)準(zhǔn)確作圖在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(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)(續(xù)表)考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與操作

【典題1】在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，為了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，請你將認(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(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面B.把打點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時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.從三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)，在后邊便于測量的地方找一個起始點(diǎn)，并把每打五個點(diǎn)的時間作為時間單位.在選好的起始點(diǎn)下面記作0，往后第五個點(diǎn)作為計數(shù)點(diǎn)1，依次標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的距離

解析：在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡可能地保證小車做勻變速直線運(yùn)動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運(yùn)動情況，既要減小系統(tǒng)誤差又要減小偶然誤差.其中E項中的電源應(yīng)采用交流電源，而不是直流電源.答案：ABCDFG考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考向1v-t圖像處理數(shù)據(jù)【典題2】用圖S1-1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律.圖S1-1圖S1-2圖S1-3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木板運(yùn)動，重復(fù)幾次.

b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個合適的點(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點(diǎn)，如圖S1-2中A、B、C、D、E、F……所示. c.通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖S1-3所示.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(wù)：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有__________和__________(填選項前的字母). A.電壓合適的50Hz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S1-3中已標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請在該圖中標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)C對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出v-t圖像.

(3)觀察v-t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動，其依據(jù)是__________.v-t圖像斜率的物理意義是________________________.Δx(4)描繪v-t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動.用平均速度Δt表示各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是________(填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”). (5)早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動的速度應(yīng)該是均勻變化的.當(dāng)時只能靠滴水計時，為此他設(shè)計了如圖S1-4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.請你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時間均勻變化的______________________________________________________________________________________________.圖S1-4解析：(1)打點(diǎn)計時器需用交流電源；為了計算速度需要利用刻度尺測量長度.故需要的儀器選A、C.(2)利用所給點(diǎn)跡描點(diǎn)連線，得圖像如圖D4所示.其中C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為v3.圖D4

(3)結(jié)合圖像可以看出小車速度隨時間均勻變化，所以小車做勻加速運(yùn)動，圖像的斜率代表了小車運(yùn)動時的加速度.

Δx(4)Δt越小，則

Δt越接近計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，所以Δt越小越好，計算速度需要用到Δx的測量值，所以選取的Δx大小與速度測量的誤差有關(guān). (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x∝t2.因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時間均勻變化.(要檢驗(yàn)小球的速度是隨時間均勻變化的，可以檢驗(yàn)小球運(yùn)動位移與時間的平方成正比，利用滴水可以得到小球的運(yùn)動時間，并測出小球在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，則可以驗(yàn)證)答案：(1)AC(2)如圖D4所示.(3)小車的速度隨時間均勻變化加速度(4)越小越好有關(guān)

(5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x∝t2.因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時間均勻變化考向2公式處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

【典題3】(2019

年新課標(biāo)Ⅰ卷)某小組利用打點(diǎn)計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運(yùn)動進(jìn)行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖S1-5所示.已知打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出.在A、B、C、D、E五個點(diǎn)中，打點(diǎn)計時器最先打出的是________點(diǎn).在打出C點(diǎn)時物塊的速度大小為_______m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數(shù)字).圖S1-5

解析：物塊加速下滑，速度越來越大，在相等時間內(nèi)物塊的位移越來越大，剛開始時在相等時間內(nèi)的位移較小，由圖示紙帶可知，打點(diǎn)計時器最先打出的點(diǎn)是A點(diǎn)；每兩個相鄰點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為：t＝0.02×5＝0.1s打出C點(diǎn)時的速度大小為：答案：A0.2330.75創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.滑塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度.2.擋光片經(jīng)過光電門的平均速度作為滑塊速度.3.平均速度的大小與擋光片的長度有關(guān)創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.物塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度.2.由紙帶確定物塊的加速度.3.結(jié)合牛頓第二定律求動摩擦因數(shù)(續(xù)表)創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新1.用滴水針頭替代打點(diǎn)計時器打紙帶.2.小車在水平桌面上因摩擦做勻減速運(yùn)動(續(xù)表)創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)過程的創(chuàng)新1.鐵球靠重力產(chǎn)生加速度.2.鐵球由A到B的時間可由數(shù)字毫秒表讀出.

3.鐵球的加速度由

-t圖

線分析得出(續(xù)表)考向1實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新

【典題4】(2021

年山東濟(jì)南月考)乙同學(xué)為了測量自己的反應(yīng)時間，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn).如圖S1-6所示，請甲同學(xué)用手捏住直尺，自己用一只手在直尺“0”刻度位置處做捏住直尺的準(zhǔn)備，但手不碰到直尺.在看到乙同學(xué)松開手讓直尺下落時，自己立刻捏住直尺，再讀出捏住直尺的刻度，即可算出自己的反應(yīng)時間.后來甲、乙同學(xué)又合作設(shè)計了一種測量反應(yīng)時間的“反應(yīng)時間測量尺”，如圖S1-7所示.圖S1-6圖S1-7

(1)經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)捏住處刻度值的平均值為19.60cm，重力加速度g取9.8m/s2，則該同學(xué)的反應(yīng)時間約為______s.(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)圖中反應(yīng)時間測量尺的標(biāo)度合理的是________(填“A”或“B”).

(3)實(shí)驗(yàn)時乙同學(xué)以手指恰不接觸直尺為宜，如果兩手指間距較大，則測得的反應(yīng)時間________(填“偏大”“偏小”或“無影響”).答案：(1)0.20(2)B(3)偏大考向2實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)過程的創(chuàng)新

【典題5】用圖

S1-8甲裝置可以測量滑塊的加速度.氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電傳感器1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連.滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器1、2時，通過計算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像.甲乙丙圖S1-8

(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，計算機(jī)屏幕上顯示的電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則要將氣墊導(dǎo)軌