通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題一運(yùn)動(dòng)的描述直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)一：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)一：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)木板平行靠近釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置一先一后實(shí)驗(yàn)時(shí)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(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地及小車與滑輪碰撞減小誤差小車另一端掛的鉤碼個(gè)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)過于密集三、注意事項(xiàng)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(jì)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)【基礎(chǔ)自測(cè)】1.在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟：A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源；B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路；C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼；

D.取下紙帶；E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)；

F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；

(1)寫出其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟并寫出原因(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H、…)_____________________________________. (2)將以上步驟完善并按合理順序?qū)懺跈M線上：______________________________________________________________.

解析：在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，要先接通電源，再放紙帶；在取下紙帶前要先斷開電源；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，要重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次即打三條紙帶，然后選擇理想紙帶進(jìn)行處理.答案：(1)①A中應(yīng)先通電，再放紙帶；②D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源；③補(bǔ)充步驟G：換上新紙帶，重復(fù)三次；(2)EBFCADG

2.在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，如圖S1-1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＝0.1s.圖S1-1(1)根據(jù)__________計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度，vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s.(2)在圖S1-2所示坐標(biāo)中作出小車的v-t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________m/s2.圖S1-2(3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度是________m/s，此速度的物理意義是________________________.答案：(1)1.382.643.90(2)圖象如圖D312.6

圖D3(3)0.2小車經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度考點(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(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.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(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(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，往后第五個(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

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(dòng)，同時(shí)也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運(yùn)動(dòng)情況，既要減小系統(tǒng)誤差又要減小偶然誤差.其中E項(xiàng)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考向1數(shù)據(jù)處理與誤差分析v-t圖象處理數(shù)據(jù)

【典題2】(2018

年北京卷)用圖

S1-3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.

圖S1-3圖S1-4圖S1-5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S1-4中A、B、C、D、E、F……所示.c.通過測(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S1-5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)表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)Δt的

(2)在圖S1-5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v-t圖象. (3)觀察v-t圖象，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是_________.v-t圖象斜率的物理意義是_________________. (4)描繪v-t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Δx

Δt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(cè)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(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S1-6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________________.圖S1-6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)利用所給點(diǎn)跡描點(diǎn)連線，得圖象如圖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)合圖象可以看出小車速度隨時(shí)間均勻變化，所以小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，圖象的斜率代表了小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度.(4)Δt越小，則Δx

Δt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，所以選取的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，那么它通過的位移x∝t2.因此，只要測(cè)量小球通過不同位移所用的時(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)答案：(1)AC(2)如圖D4所示.(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，那么它通過的位移x∝t2.因此，只要測(cè)量小球通過不同位移所用的時(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(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究.物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖S1-7所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出.在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是________點(diǎn).在打出C點(diǎn)時(shí)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S1-7

解析：物塊加速下滑，速度越來越大，在相等時(shí)間內(nèi)物塊的位移越來越大，剛開始時(shí)在相等時(shí)間內(nèi)的位移較小，由圖示紙帶可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的點(diǎn)是A點(diǎn)；每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t＝0.02×5＝0.1s，答案：A0.2330.751.情境創(chuàng)新.ACBDE.頻閃照相法F.滴水法

2.數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新

(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長(zhǎng)木板傾斜靠重力獲得加速度. (2)速度的測(cè)量方法：由打點(diǎn)紙帶求速度→測(cè)定遮光片的寬

(3)加速度的測(cè)量方法：由打點(diǎn)紙帶利用逐差法求加速度→利用經(jīng)過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度，由速度—位移關(guān)系式求加速度.

【典題4】(2020

年江蘇卷)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展實(shí)驗(yàn)探究.用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖S1-8所示.圖S1-8圖S1-9(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是________.(2)下列主要操作步驟的正確順序是________.(填寫各步驟前的序號(hào))①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放

③手機(jī)固定在三腳架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置 ④打開手機(jī)攝像功能，開始攝像

(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如圖S1-9所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為16s，刻度尺的分度值是1mm，由此測(cè)得重力加速度為________m/s2. (4)在某次實(shí)驗(yàn)中，小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，_______(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測(cè)出重力加速度.解析：(1)要測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣刃枰M量減小空氣阻力的影響，所以密度大體積小的小鋼球最適合.

(2)要完成實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)該將刻度尺豎直固定在墻上，安裝好三腳架，調(diào)整好手機(jī)攝像頭的位置；因?yàn)橄侣鋾r(shí)間很短，所以一定要先打開攝像頭開始攝像，然后再將小球從刻度尺旁靜止釋放，故順序?yàn)棰佗邰堍?

(3)由三張圖片讀出小球所在位置的刻度分別為2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)Δx＝gT2可得g≈9.61m/s2.

(4)因?yàn)榫退阈∏蚱x了豎直方向，但是小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)依然是自由落體運(yùn)動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響，故仍能用前面的方法測(cè)量出重力加速度.(2)①③④②(3)9.61(9.5～9.7)答案：(1)小鋼球(4)仍能

【遷移拓展】某同學(xué)利用如圖S1-10甲所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律.某次實(shí)驗(yàn)通過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源頻率為50Hz.分別測(cè)出A點(diǎn)到B、C、D、E點(diǎn)之間的距離，x1、x2、x3、x4，以打A點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，算出小車位移與甲乙丙

圖S1-10(1)實(shí)驗(yàn)中下列措施必要的是________.(填正確答案標(biāo)號(hào))A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V交流電源B.平衡小車與長(zhǎng)