第1章 實(shí)驗(yàn)1　探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

試驗(yàn)一探究小車速度隨時間變化的規(guī)律目標(biāo)要求1.會正確使用打點(diǎn)計(jì)時器，學(xué)會利用紙帶上的點(diǎn)跡求物體的速度和加速度.2.把握推斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法．試驗(yàn)技能儲備一、打點(diǎn)計(jì)時器1．作用：計(jì)時儀器，當(dāng)所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔________s打一次點(diǎn)．2．結(jié)構(gòu)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時器(如圖)(2)電火花計(jì)時器(如圖)3．工作條件：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電磁打點(diǎn)計(jì)時器：交變電源,電火花計(jì)時器：交變電源))二、試驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．試驗(yàn)器材電火花計(jì)時器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、______、導(dǎo)線、________電源．2．試驗(yàn)過程(1)依據(jù)試驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板________的一端，接好電源；(2)把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，先______，后________；(4)小車運(yùn)動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復(fù)試驗(yàn)三次，選擇一條比較抱負(fù)的紙帶進(jìn)行測量、分析．3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)求小車的速度與加速度①利用平均速度求瞬時速度：vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T).②利用逐差法求解平均加速度a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，則a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)③利用速度－時間圖像求加速度a．作出速度－時間圖像，通過圖像的斜率求解小車的加速度；b．剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度．(2)依據(jù)紙帶推斷小車是否做勻變速直線運(yùn)動①x1、x2、x3、…、xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離．②Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….③若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運(yùn)動．④Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運(yùn)動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就肯定相等．4．留意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、細(xì)繩要與長木板平行．(2)兩先兩后：試驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動；試驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶．(3)防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞．(4)減小誤差：小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜．(5)小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時器位置釋放．5．誤差分析(1)紙帶運(yùn)動時摩擦力不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差．(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測量有偶然誤差．(3)作圖有誤差．考點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)例1(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點(diǎn)計(jì)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所示．已知打點(diǎn)計(jì)時器所用溝通電的頻率為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(jì)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)．例2如圖所示為某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動試驗(yàn)中獲得的一條紙帶．(1)已知使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器，它的工作電壓是________V．打點(diǎn)計(jì)時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時間間隔為________s.(2)A、B、C、D是紙帶上四個計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)沒有畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔是________s．從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x＝______m；C點(diǎn)對應(yīng)的速度大小是______m/s，勻變速直線運(yùn)動的加速度大小為________m/s2.(3)下列說法正確的是________．A．使用時應(yīng)當(dāng)先釋放小車，讓其運(yùn)動起來，再接通電源B．也可使用干電池作為打點(diǎn)計(jì)時器的電源C．每打完一條紙帶，要準(zhǔn)時切斷打點(diǎn)計(jì)時器的電源D．對紙帶處理時，要從打出的紙帶中選擇一條點(diǎn)跡清楚的紙帶進(jìn)行處理考點(diǎn)二探究創(chuàng)新試驗(yàn)1．試驗(yàn)器材的改進(jìn)及速度的測量方法(如圖)2．獲得加速度方法的改進(jìn)靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖甲、乙所示．3．用頻閃照相的方法、滴水法或光電計(jì)時器手機(jī)錄像代替打點(diǎn)計(jì)時器．通過以上裝置的改進(jìn)能最大限度地削減因長木板和打點(diǎn)計(jì)時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，以提高試驗(yàn)的精確度．例3小明同學(xué)用手機(jī)拍攝視頻的方法測量木塊做勻變速直線運(yùn)動的加速度，測量方法和步驟如下：(1)如圖，在長木板側(cè)面平行木板固定一刻度尺(單位為：cm)，并按圖組裝好其他器材，調(diào)整滑輪使細(xì)線與木板________．(2)將具有高清攝像功能的手機(jī)正對長木板側(cè)面用支架固定并調(diào)試好，先固定木塊，在左邊掛上鉤碼；啟動手機(jī)錄像后，釋放木塊，讓鉤碼帶動木塊加速運(yùn)動，鉤碼落地后結(jié)束錄像．(3)在視頻編輯軟件上回放錄像，拖動時間進(jìn)度條，按時間先后挨次找出t1、t2、t3時刻木塊前端對應(yīng)刻度尺上的刻度值分別為s1、s2、s3，其中圖中木塊前端對應(yīng)的刻度值為________cm，已知t2－t1＝t3－t2＝T，則木塊的加速度大小a＝________(用題中物理量符號表示)．例4(2022·全國乙卷·22)用雷達(dá)探測一高速飛行器的位置．從某時刻(t＝0)開頭的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動，每隔1s測量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可推斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動，推斷的理由是：__________________________________________；(2)當(dāng)x＝507m時，該飛行器速度的大小v＝________m/s；(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．例5利用如圖所示的裝置爭辯勻變速直線運(yùn)動．(1)試驗(yàn)時，測出遮光條的寬度d，在砝碼盤中放上砝碼，讓滑塊從光電門1的右側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為t1和t2，測出從光電門1到光電門2所用的時間為Δt，計(jì)算出滑塊的加速度大小a＝__________(用d、t1、t2和Δt表示)(2)一個同學(xué)利用(1)中的裝置試驗(yàn)時，保持滑塊的質(zhì)量、砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量不變，撤去光電門1，在某位置靜止釋放滑塊，記錄滑塊的釋放位置到光電門2的距離，記錄遮光條的遮光時間，多次轉(zhuǎn)變滑塊的釋放位置，重復(fù)試驗(yàn)．記錄下的距離為x1、x2、x3、…，時間為t1、t2、t3、…，以x為縱軸，eq\f(1,t2)為橫軸，描點(diǎn)作圖得到一條過原點(diǎn)的傾斜直線，已知該直線的斜率為k，則滑塊勻變速運(yùn)動過程中的加速度大小a＝________(用d和k表示)．例6“筋膜槍”是利用內(nèi)部電機(jī)帶動“槍頭”高頻沖擊肌肉，緩解肌肉酸痛的裝備．某同學(xué)為了測量“槍頭”的沖擊頻率，如圖(a)將帶限位孔的塑料底板固定在墻面上，“槍頭”放在限位孔上方，靠近并正對紙帶．啟動筋膜槍，松開紙帶，讓紙帶在重錘帶動下穿過限位孔，“槍頭”在紙帶上打下系列點(diǎn)跡．更換紙帶，重復(fù)操作，得到多條紙帶，選取點(diǎn)跡清楚的紙帶并舍去密集點(diǎn)跡，完成下列試驗(yàn)內(nèi)容：(1)該同學(xué)發(fā)覺點(diǎn)跡有拖尾現(xiàn)象，他在測量各點(diǎn)間距時，以拖尾點(diǎn)跡左邊為測量點(diǎn)，如圖(b)．①紙帶的________(選填“左”或“右”)端連接