高考物理大一轮复习第一章直线运动实验一研究匀变速直线运动课件

实验一 研究匀变速直线运动,实验基础,热点定位,跟踪训练,实验基础理解落实 夯基础,注意事项 1.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源后取纸带. 2.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和小车与滑轮相撞. 3.减小误差:小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出67个计数点为宜. 4.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线. 误差分析 1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差. 2.作v-t图像时出现作图误差. 3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同. 4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差.,热点定位重点透析 通热点,热点一 实验原理与操作 【例1】 某同学用如图(甲)所示的实验装置研究匀变速直线运动.,实验步骤如下: A.安装好实验器材 B.让小车拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一系列小点,重复几次,选出一条点迹比较清晰的纸带,从便于测量的点开始,每五个点取一个计数点,如图(乙)中a,b,c,d等点 C.测出x1,x2,x3 结合上述实验步骤,请你继续完成下列任务.,(1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下列仪器和器材中,必须使用的有 (填选项代号). A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.停表 D.刻度尺 E.天平 F.重锤 G.弹簧测力计,核心点拨 (1)要注意“每五个点取一个计数点”隐含着什么信息.,解析:(1)实验中打点计时器要使用50 Hz的低压交流电源;测量x1,x2,x3要使用刻度尺;实验中无需使用停表、天平、重锤和弹簧测力计,故选A,D.,答案:(1)AD,(2)如果小车做匀加速运动,所得纸带如图(乙)所示,则x1,x2,x3的关系是 ,已知打点计时器打点的时间间隔是t,则打c点时小车的速度大小是 .,核心点拨 (2)选取实验器材时应根据实验过程的需要确定,例如获取打点纸带需打点计时器工作,测量长度需要刻度尺.,(3)如果当时电网中交流电源的频率变成55 Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比 (填“偏大”“偏小”或“不变”).,核心点拨 (3)由打点纸带求匀变速直线运动的加速度时可通过画v-t图像或逐差法求解.,解析：(3)由于电源频率增大,打点时间间隔变小,但做实验的同学求加速度时仍然运用较大的间隔时间,因此加速度的测量值比实际值偏小.,答案:(3)偏小,方法技巧 分析求解运动量的三种技巧 (1)运动性质的判断:看相邻计数点间的距离特点. (2)瞬时速度求解:采用平均速度法求某一点的瞬时速度. (3)加速度的求解:计数点间距离的给定有两种:相邻计数点间距离和各计数点到O点的距离,计算时后者要先转化为前者,如框图所示.,【教师备用】 某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的规律. (1)按照实验要求应该 . A.先释放小车,再接通电源 B.先接通电源,再释放小车 C.同时释放小车和接通电源 (2)本实验必须 . A.要平衡摩擦力 B.要求悬挂物的质量远小于小车的质量 C.上述两项要求都不需要,解析:(1)实验中应该先接通电源,再释放小车,选项B正确. (2)本实验不是验证牛顿第二定律的实验,只需要保持合力恒定即可,选项C正确.,答案:(1)B (2)C,(3)电磁打点计时器是一种使用 (选填“交流”或“直流”)电源的计时仪器,它的工作电压是46 V,当电源的频率为50 Hz时,它每隔 s打一次点.,解析:(3)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点.,答案:(3)交流,(4)实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带,如图所示,纸带上按时间顺序取A,B,C,D四个计数点,每两个点之间还有四个点未画出,用刻度尺测得相邻各点间的距离为x1=3.62 cm,x2=4.75 cm,x3=5.88 cm.根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动,理由是 (请用文字描述);在计数点C对应的时刻,纸带运动的瞬时速度是 m/s,小车的加速度是 m/s2.(以上两空小数点后保留两位数字),解析:(4)当相邻相等时间内的位移之差都相等时,小车做匀加速直线运动.vC= ,T=0.1 s,可求得vC=0.53 m/s,由x=x2-x1=x3-x2=aT2,可得a=1.13 m/s2.,答案:(4)相邻相等时间内的位移差相等 0.53 1.13,热点二 实验数据处理与误差分析 【例2】 在利用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验中,图(1)所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A,B,C,D,E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.,(1)根据纸带可判定小车做 运动.,核心点拨 (1)判断质点做匀变速直线运动的依据是x=x2-x1=x3-x2=,解析:(1)根据纸带提供的数据可知 xBC-xAB=xCD-xBC=xDE-xCD=12.60 cm,故小车做匀加速直线运动.,答案:(1)匀加速直线,(2)根据纸带计算各点瞬时速度:vD= m/s,vC= m/s,vB= m/s.在如图(2)所示坐标系中作出小车的v-t图像,并根据图线求出a= .,核心点拨 (2)计算第n个点对应的瞬时速度的公式为vn= .,答案:(2)3.90 2.64 1.38 12.60 m/s2,(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是 m/s,此速度的物理意义是 .,核心点拨 (3)v-t图像的斜率表示加速度.,解析：(3)由图知交点的速度约为0.12 m/s,表示零时刻小车经过A点的速度.,答案:(3)0.12 表示零时刻小车经过A点的速度,方法技巧 物理实验数据的图像处理方法 对由实验获取的某两个物理量间的图像,特别是非常规量的关系图像,题目命制中一般图线为直线,此类问题应根据实验原理中涉及的物理规律找出两物理量间的函数关系式,确定图像的斜率、截距、面积等的物理意义,进而对问题做出解答.,【教师备用】 某同学用如图(1)所示装置测量当地的重力加速度.,(1)电火花计时器的工作电压为 . (2)打出的纸带如图(2)所示,实验时纸带的 (选填“甲”或“乙”)端和重锤相连;,解析:(1)根据电火花计时器的构造和工作原理可知,其工作电压为220 V. (2)从纸带上可以发现从左端到右端,相邻的计数点间的距离越来越小,说明速度越来越小,与重锤相连接的纸带先打出点,速度较小,所以实验时纸带的乙端通过夹子和重锤相连接.,答案:(1)220 V (2)乙,(3)纸带上1到9各点为计时点,由纸带所示数据算出当地的重力加速度是 . (4)若当地的重力加速度真实值是9.8 m/s2,请任意写出一个测量值与真实值有差异的原因 .,(4)测量值小于当地重力加速度的值,可能是由于纸带和打点计时器间的摩擦阻力、空气阻力等的原因.,答案：(3)9.4 m/s2 (4)纸带和打点计时器间的摩擦阻力、空气阻力等,热点三 实验创新与改进,新题体验,1.(2016甘肃张掖一诊)物理小组的同学用如图(甲)所示的实验器材测定重力加速度,实验器材有:底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点),小球释放器(可使小球无初速释放)、网兜.实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h.,(1)使用游标卡尺测量小球的直径如图(乙)所示,则小球直径为 cm.,(2)改变光电门1的位置,保持光电门2的位置不变,小球经过光电门2的速度为v,不考虑空气阻力,小球的加速度为重力加速度g,则h,t,g,v四个物理量之间的关系为h= .,(3)根据实验数据作出 -t图线,若图线斜率的绝对值为k,根据图线可求出重力加速度大小为 .,解析:(1)小球的直径为d=11 mm+160.05 mm=11.80 mm=1.180 cm.,(2)不考虑空气阻力,小球可以看成从2到1的匀减速直线运动,故有h=vt- gt2.,答案:(1)1.180 (2)vt- gt2 (3)2k,2.某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动物体的加速度,电源频率f=50 Hz.在纸带上打出的点中选出零点,每隔4个点取1个计数点.因保存不当,纸带被污染,如图所示,A,B,C,D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:xA=16.6 mm,xB=126.5 mm,xD=624.5 mm.,若无法再做实验,可由以上信息推知: (1)相邻两计数点的时间间隔为 s;,解析:(1)电源频率f=50 Hz,所以相邻两点间时间间隔t= =0.02 s,每隔4个点取1个计数点,则相邻两计数点的时间间隔T=5t=50.02 s= 0.1 s.,答案:(1)0.1,(2)打C点时物体的速度大小为 m/s;(取两位有效数字) (3)物体的加速度大小为 (用xA,xB,xD和f表示).,解析:(2)计数点C是计数点B,D的中间时刻点, 所以vC= =2.5 m/s.,跟踪训练即时巩固 测效果,1.(1)在“研究匀变速直线运动”的实验中,下列方法中有助于减小实验误差的是 (填正确答案标号). A.选取计数点,把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.一定要平衡摩擦力 C.舍去纸带上开始时密集的点,只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算 D.适当增加挂在细绳下钩码的个数,解析:(1)选取计数点可以使相邻计数点的间隔比相邻计时点的间隔大,在用直尺测量这些点间距离时,误差较小,因此A正确;在实验中,只要保持小车做匀加速直线运动,与是否存在摩擦力无关,小车加速度应适当大些,如果小车运动的加速度过小,那么打出的点就过密,长度测量的误差较大,因此小车的加速度应适当大些,可适当增加挂在细绳下钩码的个数,以增大拉力,故B错误,D正确;为了减小长度测量的误差,应舍去纸带上过于密集和点迹不清晰的点,因此C正确.,答案: (1)ACD,(2)“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电源的频率为50 Hz),得到如图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出,下列表述正确的是 . A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.(x6-x1)等于(x2-x1)的6倍 C.从纸带中可求出计数点B对应的速率 D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s,解析:(2)中间时刻的瞬时速度等于全程的平均速度,所以vB= ,选项C正确;由x=aT2可推得x6-x1=5(x2-x1),则选项B错误;相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,选项D错误;按照实验要求应该先接通电源再放开纸带,选项A错误.,答案:(2)C,2.某实验小组利用打点计时器研究小滑块的运动,打出如图所示的纸带,打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,请回答下列问题: (1)某次实验中,纸带的“B”端与小滑块相连,根据纸带请判断该滑块的运动属于 (填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)直线运动. (2)从纸带可以测出A,B两点间的距离为 ,滑块的加速度大小为 .(计算结果保留三位有效数字),解析:(1)由题图知,从B点开始相等的时间间隔内的间距依次为2.60 cm, 2.40 cm,2.20 cm,2.00 cm,可判断滑块在相等的时间内,位移差恒定,滑块做匀减速直线运动; (2)刻度尺精确度为1 mm读数应估读到0.1 mm,则AB间距为dAB=102.0 mm-10.0 mm=92.0 mm=9.20 cm;由x=aT2,得a=5.00 m/s2.,答案: (1)匀减速 (2)9.20 cm 5.00 m/s2,3.(2016浙江绍兴期中)如图是某同学做“研究匀变速直线运动”实验时获得的一条纸带. (1)打点计时器电源频率为50 Hz.A,B,C,D,E,F,G是纸带上7个连续的点,F点由于不清晰而未画出.试根据纸带上的数据,推测F点在刻度尺上的位置,其读数应记为 cm.算出F点对应的速度大小为vF= m/s. (后一空计算结果保留两位有效数字),答案:(1)5.00 0.70,(2)请根据纸带上的数据,作出v-t图像.,答案:(2)见解析,(3)根据图像,可得t=0时的速度vA= m/s,加速度a= m/s2.(计算结果保留两位有效数字),答案：(3)0.20 5.0,4.某同学利用如图(甲)所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图(乙)所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.,(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速. (2)计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速度大小为 m/s.(保留三位有效数字),解析:(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差x2.00 cm,在6,7计数点间的位移比5,6之间增加了(12.28-11.01) cm=1.27 cm2.00 cm,因此,开始减速的时刻在计数点6和7之间.,答案: (1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20,(3)物块减速运动过程中加速度的大小为 m/s2.,答案:(3)2.00,5.用如图(1)所示实验装置可以测量重力加速度,经正确操作后得到一条纸带,在纸带上选择0,1,2,3,4,5,6七个测量点,相邻两测量点的时间间隔为0.04 s,测量出