高考复习实验：研究匀变速直线运动.ppt

高考复习 实验：研究匀变速直线运动,走进高考 第一关 考点关 考 点 精 析 一、实验目的 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间变化的规律 二、实验原理 沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、，若v2v1v3v2v4v3，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a,三、实验器材 打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源 四、实验步骤 1把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路 2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验装置见图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行,3把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次 4从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量点开始来确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T0.1 s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中,5.利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度 6.增减所拴的钩码数，再做两次实验,五、数据处理及实验结 1.由实验数据得出vt图象 (1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点，如下图，可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上,(2)做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线 2.由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析 (1)直接分析图象的特点得出，小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值t，速度也会增加相同的值v，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化,(2)通过函数关系进一步得到，即然小车的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为vktb，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化,考 题 精 练 1.关于打点计时器，下列说法正确的是( ) A.打点计时器是一种计时仪器 B.打点计时器都使用直流电源 C.拉动纸带时，应尽量与限位孔平行 D.应先拉动纸带后接通打点计时器的电源 解析：打点计时器使用交流电，且应先接通电源后拉动纸带 答案：AC,2.利用打点计时器打出的纸带可求出( ) A.能准确求出某点的瞬时速度 B.能粗略地求出某点的瞬时速度 C.能准确求出某位移内的平均速度 D.可利用某时段的平均速度代表某点的瞬时速度 解析：打点计时器只能求出平均速度，并不能精确地确定瞬时速度 答案：BCD,3.用接在50 Hz交流电源上的打点计时器，测定小车作匀加速直线运动的加速度某次实验中得到一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每6个打印点取一个计数点，分别标明0、1、2、3量得0与1两点间距离s130 mm,3与4两点间的距离s448 mm，则小车在0与1两点间平均速度为_m/s，小车加速度为_m/s2.,答案：0.3 0.6,4.(2009江苏高考)“探究加速度与物体的质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示,(1)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：,请根据实验数据作出aF的关系图象,(2)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因,答案：(1)见下图,(2)未计入砝码盘的重力,解读高考第二关 热点关,典 例 剖 析 典例 某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带，如图所示他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm、CD长为11.15 cm，DE长为13.73 cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_m/s，小车运动的加速度大小为_m/s2，AB的距离应为_cm.(保留三位有效数字),0.986,2.58,5.99,解析思路：实验明确是研究小车的匀变速直线运动，C点为小车在AE之间运动的中间时刻，根据匀变速直线运动的规律，可以判断C点时小车的瞬时速度应该等于AE段的平均速度，,变式训练：如图(a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.如图(b)中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示,(1)根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_m/s2.(结果保留两位有效数字) (2)打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_ (3)如果取重力加速度为10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_,5.0,D4D5区间内,1:1,(2)因打点计时器所打的每两个点间的时间间隔相等，所以小车运动的速度最大时，也就是两点间距离最大，由图可知，在D4D5区间内,笑对高考第三关 技巧关,考 技 精 讲 一、实验过程中有哪些注意事项？ 1交流电源的电压及频率要符合要求 2实验前要检查打点的稳定性和清晰程度必要时要调节振针的高度和更换复写纸 3开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 4先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源,5要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它 6牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜 7要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s. 8要多测几组，以尽量减小误差 9描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点,二、在处理数据和作图象时要注意哪些问题？ 1计算打某计数点的瞬时速度时，时间t的选取要关于计数点对称，这样作出的图象最为准确 2作图象时，应让图象连接尽可能多的点，不能连接的点对称地分布在图象的两侧,三、速度、加速度的求解方法,3“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出vt图，直线的斜率即加速度.,考 向 精 测 考向1 实验器材的选择及实验原理的考查 1(2009聊城模拟) (1)某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)：_ 打点计时器 天平 低压变流电源 低压直流电源 细绳和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺,(2)把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器，接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落纸带被打出一系列点，其中有一段如图所示，纸带的哪端与重物相连？_.(填左端或右端) (3)若电源的频率为50 Hz，实验者在处理实验数据时，每隔3个计时点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为_s；如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者如不知道工作电压的频率变为小于50 Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是_(填“偏大”、“偏小”或“不变”),左端,0.08,偏大,(4)如图是用打点计时器测定匀变速运动规律时打出的一条纸带，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间时间间隔为0.1 s，则vB_m/s，a_m/s2.,0.26,0.4,解析：(1)本实验不需要天平测质量，打点计时器应用低压交流电源，也不用秒表测时间，故不需要的器材为. (2)开始端，纸带速度较小，点间距应较小，故左端与重物相连,考向2 实验原理的迁移及应用 2(2009苏州模拟)光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接受装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来现利用图(b)所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0102 s和4.0103 s用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示,(1)滑块的宽度d_cm. (2)滑块通过光电门1时的速度v1_m/s，滑块通过光电门2时的速度v2_m/s.(结果保留两位有效数字) (3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一些,1.010,1.0,2.5,平均速度,滑块,(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些,第四讲 实验：研究匀变速直线运动,基础巩固 1关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是( ) A长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低 B在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处 C应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 答案：A,解析：长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故A错实验时，为了能在纸带上得到较多的点迹，释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处，B对；如果先释放小车，可能纸带上打不上几个点，故C对；为了保护小车，避免落地摔坏，在小车到达定滑轮前要用手使小车停止运动，D对,2在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，是用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况某同学做此实验时步骤如下，其中错误或遗漏的步骤有： (1)_； (2)_ A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源 B将打点计时器固定在长木板上，并接好电路 C把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码,A中应先通电，再放纸带,D中取纸带前先断开电源,D小车停止运动后，直接取下纸带 E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 F换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理 将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上 _ 解析：错误操作：(1)A中应先通电，再放纸带(2)D中取纸带前先断开电源,B E C A D F,3(2009潍坊检测)某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的甲、乙、丙等几种较为理想的纸带，并在纸带上每隔4个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5，如图所示，甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上扯下的 (1)在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是_ (2)打A纸带时，物体的加速度大小是_ m/s2.,丙,3.11,解析：(1)由匀变速直线运动规律可知：ss2s1s3s2at2 ss2s16.11 cm3.00 cm3.11 cm， s5s14s3.00 cm43.11 cm15.44 cm. 所以纸带丙的数据最接近，应和A是同一条纸带,4某实验小组拟用如图(1)所示装置研究滑块的运动实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置 (1)在图(2)中，从_纸带可看出滑块的加速度和方向一致 (2)用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：_、_.(写出2个即可),B,摆长测量,漏斗重心变化,5在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，某同学测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表所示,(1)分析表中数据可知，在误差允许的范围内，小车做_运动 (2)由于此次实验的原始纸带没有保存，另一同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估算方法如下：s(0.380.10.630.10.880.11.120.11.380.1) m那么，该同学得到的位移_(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移，为了使计算位移的误差尽可能小，你认为采取什么方法更合适？ (不必算出具体数据)_,匀加速直线,小于,解析：(1)由表中数据可以看出，小车的速度在相等的时间内的增加量在误差允许的范围内相等，故小车做匀加速直线运动 (2)由s的表达式可以看出该同学是用每个0.1 s内的初速度来计算匀加速直线运动的位移之和，应比实际的匀加速运动的位移小，为了使计算位移的误差尽可能小，用05的过程中的平均速度乘以总时间求位移更合适，即 ,6某同学用如图所示的装置来研究自由落体运动是什么性质的运动如图是实验中利用打点计时器记录自由落体的运动轨迹时，得到的一条纸带，纸带上的点是从放手开始打下的连续的计数点，测得第1点、第2点、第3点、第4点、第5点与开始点0的距离分别为1.9 mm、7.7 mm、17.3 mm、30.7 mm、48.0 mm.交流电的周期