高考物理一輪復習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動 實驗1 研究勻變速直線運動課件.ppt

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實驗一研究勻變速直線運動 實驗目的1 練習正確使用打點計時器 2 會利用紙帶求勻變速直線運動的瞬時速度 加速度 3 會利用紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 并能畫出小車運動的v t圖象 根據圖象求加速度 實驗原理1 2 勻變速直線運動的判斷 1 沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內的位移分別為x1 x2 x3 x4 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 則說明物體在做勻變速直線運動 且 x aT2 2 利用 平均速度法 確定多個點的瞬時速度 作出物體運動的v t圖象 若v t圖線是一條傾斜的直線 則說明物體的速度隨時間均勻變化 即做勻變速直線運動 實驗過程 注意事項1 平行 紙帶和細繩要和木板平行 2 兩先兩后 實驗中應先接通電源 后讓小車運動 實驗完畢應先斷開電源后取紙帶 3 防止碰撞 在到達長木板末端前應讓小車停止運動 要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞 4 減小誤差 小車的加速度要適當大些 可以減小長度的測量誤差 加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6 7個計數點為宜 5 紙帶選取 選擇一條點跡清晰的紙帶 舍棄點密集部分 適當選取計數點 6 準確作圖 在坐標紙上 縱 橫軸選取合適的單位 避免所描點過密或過疏 而導致誤差過大 仔細描點連線 不能連成折線 應作一條直線 讓各點盡量落到這條直線上 落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側 熱點一實驗原理與實驗操作 例1 2015 廣東理綜 34 1 某同學使用打點計時器測量當地的重力加速度 請完成以下主要實驗步驟 按圖1 a 安裝實驗器材并連接電源 豎直提起系有重物的紙帶 使重物 填 靠近 或 遠離 計時器下端 使重物自由下落 關閉電源 取出紙帶 換新紙帶重復實驗 圖 b 和 c 是實驗獲得的兩條紙帶 應選取 填 b 或 c 來計算重力加速度 在實驗操作和數據處理都正確的情況下 得到的結果仍小于當地重力加速度 主要原因是空氣阻力和 圖1 解析 為了使紙帶打下的點多一些 豎直提起懸吊重物的紙帶時應使重物靠近打點計時器下端 且應先接通電源 再釋放紙帶 使重物自由下落 重物下落是勻加速運動 故應選 b 來計算重力加速度 重物下落過程中系統受重力 空氣阻力 紙帶與打點計時器間的摩擦力等 答案 靠近先接通打點計時器電源 再釋放紙帶 b紙帶與打點計時器之間有摩擦 特別提醒 1 凡是應用打點計時器的實驗 都必須先接通電源 等打點穩(wěn)定后 再釋放紙帶 2 使重物盡可能移動較大的距離 獲得較長的打點紙帶 以方便研究重物的運動 變式訓練 1 某同學用如圖2甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動 圖2 實驗步驟如下 A 安裝好實驗器材B 讓小車拖著紙帶運動 打點計時器在紙帶上打下一系列小點 重復幾次 選出一條點跡比較清晰的紙帶 從便于測量的點開始 每五個點取一個計數點 如圖乙中a b c d等點 C 測出x1 x2 x3 結合上述實驗步驟 請你繼續(xù)完成下列任務 1 實驗中 除打點計時器 含紙帶 復寫紙 小車 一端附有滑輪的長木板 細繩 鉤碼 導線及開關外 在下列儀器和器材中 必須使用的有 填選項代號 A 電壓合適的50Hz交流電源B 電壓可調的直流電源C 停表D 刻度尺E 天平F 重錘G 彈簧測力計 2 如果小車做勻加速運動 所得紙帶如圖2乙所示 則x1 x2 x3的關系是 已知打點計時器打點的時間間隔是t 則打c點時小車的速度大小是 熱點二實驗數據處理 例2 某實驗小組采用如圖3甲所示的實驗裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律 打點計時器工作頻率為50Hz 圖乙是實驗中得到的一條較理想的紙帶 每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0 10s 甲 乙 通過計算已經得出了打下B C D四個點時小車的瞬時速度 以A點為計時起點 通過描點連線得到了如圖丙所示的圖象 試分析下列問題 丙圖3 1 打點計時器打E點時小車的瞬時速度vE m s 保留三位有效數字 3 根據圖象求出打點計時器打下A點時的速度為vA m s 答案 1 0 640 2 0 800 3 0 320 變式訓練 2 2015 浙江嘉興高三3月教學測試 1 如圖4所示為 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 的實驗裝置圖 按照實驗要求應該 圖4A 先釋放小車 再接通電源B 先接通電源 再釋放小車C 同時釋放小車和接通電源 2 本實驗必須 A 要平衡摩擦力B 要求懸掛物的質量遠小于小車的質量C 上述兩項要求都不需要 3 如圖5為在 探究小車速度隨時間的變化規(guī)律 實驗中 得到的紙帶 從中確定五個計數點 量得d1 8 00cm d2 17 99cm d3 30 00cm d4 44 01cm 每相鄰兩個計數點間的時間間隔是0 1s 則打C點時小車的速度vC m s 小車的加速度a m s2 結果保留兩位有效數字 圖5 答案 1 B 2 C 3 1 12 0 熱點三實驗的改進與創(chuàng)新高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材 即所謂情境新而知識舊 因此做實驗題應注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 用教材中實驗的原理 方法和技巧處理新問題 1 實驗器材的改進 例3 2015 新課標全國 22 某同學用圖6 a 所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數 已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz 物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖 b 所示 圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離 圖6 1 物塊下滑時的加速度a m s2 打C點時物塊的速度v m s 2 已知重力加速度大小為g 為求出動摩擦因數 還必須測量的物理量是 填正確答案標號 A 物塊的質量B 斜面的高度C 斜面的傾角 答案 1 3 251 79 2 C 變式訓練 3 光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器 其結構如圖7甲所示 a b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置 當有物體從a b間通過時 光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時間記錄下來 現利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數 圖中MN是水平桌面 Q是長木板與桌面的接觸點 1和2是固定在長木板適當位置的兩個光電門 與之連接的兩個光電計時器沒有畫出 長木板頂端P點懸有一鉛錘 實驗時 讓滑塊從長木板的頂端滑下 光電門1 2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1 0 10 2s和4 0 10 3s 用精度為0 05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d 其示數如圖丙所示 1 滑塊的寬度d cm 2 滑塊通過光電門1時的速度v1 m s 滑塊通過光電門2時的速度v2 m s 結果保留兩位有效數字 3 由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值 它們實質上是通過光電門1和2時的 要使瞬時速度的測量值更接近于真實值 可將的寬度減小一些 3 v1 v2實質上是通過光電門1和2時的平均速度 要使瞬時速度的測量值更接近于真實值 可將滑塊的寬度減小一些 答案 1 1 010 2 1 02 5 3 平均速度滑塊 1 研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖8甲所示 其中斜面傾角 可調 打點計時器的工作頻率為50Hz 紙帶上計數點的間距如圖乙所示 其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出 圖8 1 部分實驗步驟如下 A 測量完畢 關閉電源 取出紙帶B 接通電源 待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車C 將小車?？吭诖螯c計時器附近 小車尾部與紙帶相連D 把打點計時器固定在平板上 讓紙帶穿過限位孔上述實驗步驟的正確順序是 用字母填寫 2 圖 b 中標出的相鄰兩計數點的時間間隔T s 3 計數點5對應的瞬時速度大小計算式為v5 4 為了充分利用記錄數據 減小誤差 小車加速度大小的計算式應為a 2 現用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動 在一小物塊沿斜面向下運動的過程中 用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖9所示 拍攝時頻閃頻率是10Hz 通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1 x2 x3 x4 已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s 數據如下表所示 重力加速度大小g 9 80m s2 圖9 單位 cm 根據表中數據 完成下列填空 1 物塊的加速度a m s2 保留三位有效數字 2 因為 可知斜面是粗糙的 解析 1 根據勻變速直線運動的推論 利用逐差法 得x3 x1 2a1T2 x4 x2 2a2T2 3 某同學用圖10甲所示的實驗裝置分析勻變速直線運動 電火花計時器所接電源頻率為50Hz 圖乙是他在實驗中得到的一條紙帶 他將選出的紙帶舍去開始密集的點跡 然后從便于測量的點開始 每5個點取一個計數點 如圖乙中A B C D E F G點所示 他把一個毫米刻度尺放在紙帶上 其零刻度線和計數點A A為所選計數點中最早打下的點 對齊 試分析下列問題 甲 乙圖10 1 讀出相鄰兩點間的長度 進行下列計算并填入表內 單位 cm 由此可得出 在誤差允許的范圍內 所以小車做運動 小車的加速度是a m s2 保留兩位有效數字 2 該同學在該圖丙中已標出B C D F計數點對應的坐標點 請你在該圖中標出與E計數點對應的坐標點 并畫出v t圖象 根據圖象求出小車通過A點時的瞬時速度vA m s 保留兩位有效數字 圖10 解析 1 連續(xù)相等的時間間隔內的位移差如下表 單位 cm 在誤差允許的范圍內 小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內的位移之差相等 可見小車做勻加速直線運動 所作的圖象如圖所示 圖線在縱軸上的截距表示小車通過A點時的瞬時速度 由圖可看出 小車通過A點的瞬時速度為vA 0 080m s 答案見解析