高中物理 第二章 探究匀变速直线运动的规律章末整合 粤教版必修1(1).doc

第二章探究匀变速直线运动的规律章末整合知识网络第二章知识网络答案：重力；9.8 m/s2；gt；gt2；2gs；vt；加速度；vtv0at；sv0tat2；vv2as；at212313512223211(1)()专题突破实验：研究匀变速直线运动一实验目的（1）练习打点计时器的使用、纸带数据处理和测瞬时速度的方法（2）掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(sat 2)（3）测定匀变速直线运动的加速度二. 实验原理1打点计时器(1)作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点。(2)工作条件电磁打点计时器：46v交流电源；电火花计时器：220v交流电源。(3)纸带上点的意义表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔2利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法(1)沿直线运动的物体在连续相等时间间隔的不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、，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.(2)设相邻点之间的位移为s1、s2、s3如图251所示图251若s=s2-sl=s3-s2=at2=常数0，则物体做匀变速直线运动3速度的求解方法 “平均速度法”求速度，即vn，如图252所示图2524. 利用纸带求被测物体的加速度有3种方法： (1)根据a=s/t2测实验小车的加速度，其误差最大。(2) 用“逐差法”求加速度：根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3at2(t为相邻两计数点间的时间间隔)得：a1=(s4-s1)/3t2，a2=(s5-s2)/3t2，a3=(s6-s3)/3t2.再求出a1、a2、a3的平均值:(3) 用v-t 图象求加速度：先根据vn=(sn+sn+1)/2t，求出打第n点时纸带的瞬时速度，再根据v、t数据，在直角坐标系中仔细描点.作一条直线，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v-t图线，它是一条倾斜的直线. 图线的斜率即为物体运动的加速度.三. 实验器材：打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线.四 实验步骤:按下图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,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.实验小车纸带制动装置图2-5-3把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计时器就在纸带上打下一系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次. 从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开关一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，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t0.1s，正确使用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离s1,s2,s3,sn,，并填入设计的表格中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位置编号012345时间t/s0s/m0v/(ms1)用逐差法计算加速度的值.作出v-t图象,求得直线的斜率即为物体运动的加速度.五 注意事项：细绳尽可能与平板平行,以确保细绳对小车的拉力不变.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取78个计数点为宜.要防止钩码落地撞坏与小车跟定滑轮相撞,应采取一些防范措施.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为1个计数点).选取的计数点不少于6个.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点0之间的距离).读数时估读到毫米的下一位.六. 误差分析：（1）根据纸带测量的位移有误差.（2）电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等.（3）纸带运动时打点不稳定引起测量误差.（4）用作图法，作出的v-t图象并不是一条直线.（5）木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度.【例1】（2011广东）图2-5-4是“研究匀变数直线运动”实验中获得的一条纸带，o、a、b、c、d和e为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。0a b c d e1cm23图2-5-4od间的距离为 cm。图2-5-5是根据实验数据绘出的st2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 m/s2(保留三位有效数字)。图2-5-5解析：要估读一位，由s=v0t+at2，斜率为a/2答案：1.20。 加速度一半（或a/2）； 0.933【例2】（2010广东）图256是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。已知打点计时器电源频率为50hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_。abcd是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图13中读出a、b两点间距s=_；c点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字)。图256【解析】c点的瞬时速度等于bd段的平均速度【答案】（1）0.02s 0.70cm 0.100m/s 实战演练1在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法不能有助于减少实验误差的是()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使小车运动的加速度尽量小些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：选取的计数点间隔较大，在用直尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此a项可以减小误差；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故b不能，d可以减小误差；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此c项可以减小误差答案：b2(2012汕尾模拟) 若实验中，算出各点的时刻所对应的瞬时速度，计算加速度最合理的方法是（）a、根据实验数据画出图出图，量出倾斜角，由，求出加速度b、根据任意两点的速度用公式求a=v/t算出加速度c、根据实验数据画出图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，用公式a=v/t算出加速度d、依次算出通过连续两计数点的加速度，算出平均值作为小车的加速度【详解】方法b偶然误差较大，方法d实际上仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法a是错误的，另外测量角度误差较大正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a=v/t算出加速度，即方法c是正确的【答案】c3在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_.a把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。b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。c再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，每次必须由静止释放小车。d把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。e把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，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。f从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离。g根据公式a1(s4s1)/(3t2)，a2(s5s2)/(3t2)，a3(s6s3)/(3t2)及(a1a2a3)/3求出。解析：在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差其中e项中的电源应采用交流电，而不是直流电答案：abcdfg4如图257所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度图257(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_(填字母代号)中的器材a直流电源、天平及砝码b直流电源、毫米刻度尺c交流电源、天平及砝码 d交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度为使图线的斜率等于重力加速度，除作vt图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_解析：(1)打点计时器需接交流电源重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码计算速度需要测相邻计数点的距离，需要刻度尺，选d.(2)由公式v22gh，如绘出h图象，其斜率也等于重力加速度答案：(1)d(2)h速度平方的二分之一重物下落的高度5(2011汕头模拟)如图258所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中a、b、c、d、e、f、g为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔t0.1 s.图258(1)在如图259所示的坐标系中作出小车的vt图线图259(2)将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是_ cm/s，此速度的物理意义是_解析：(1)应用vn，求出各计数点b、c、d、e、f对应的速度为vb16.50 cm/s，vc21.40 cm/s，vd26.30 cm/s，ve31.35 cm/s，vf36.30 cm/s，在vt坐标系描点，连线如答图251所示答图251(2)由图中可以读出，图线与纵轴交点的速度大小为11.60 cm/s，此速度表示a点的瞬时速度答案：(1)见解析. (2)11.60; 表示a点的瞬时速度6某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图2510所示请根据给出的a、b、c、d四段纸带回答：(填字母)图2510(1)从纸带a上撕下的那段应该是b、c、d三段纸带中的_(2)打a纸带时，物体的加速度大小是_m/s2.解析：因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打a纸带时，加速度a m/s20.6 m/s2.又小车运动的加速度：a，则4、5两点间隔为：s5s23at236.0103 m30.60.12 m54103 m所以从纸带a上撕下的那段应是c.答案：(1)c(2)0.67. 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50 hz，如图2511所示是一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离分别为1.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小为v4_ m/s，小车的加速度大小a_m/s2.(结果保留三位有效数字)图25117. 解析：v4 m/s0.405 m/ss10.0140 m，s2s2s10.0215 ms3s3s20.0290 ms4s4s30.0370 ms5s5s40.0440 ms6s6s50.0515 mam/s20.756 m/s2.答案：0.405; 0.756.8一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动用下面的方法测量它匀速转动的角速度实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片实验步骤：(1)图2-5-12所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上， 使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上(2)启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点(3)经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量 由已知量和测得量表示的角速度的表达式为= 式中各量的意义是： 某次实验测得圆盘半径r =5.5010-2m，得