优化方案高考物理大一轮复习 第一章 实验一 研究匀变速直线运动高效演练.doc

实验一研究匀变速直线运动学生用书p11一、实验目的1练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况2会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度3利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的vt图象，根据图象求加速度二、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片三、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上图，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从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号012345t/sx/mv/(ms1)5.计算出相邻的计数点之间的距离x1、x2、x3、.6利用一段时间内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1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中7增减所挂钩码数，再做两次实验四、注意事项1纸带、细绳要和长木板平行2释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带一、数据处理1匀变速直线运动的判断：(1)沿直线运动的物体在连续相等时间t内的位移分别为x1、x2、x3、x4、，若xx2x1x3x2x4x3则说明物体在做匀变速直线运动，且xat2.(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的vt图象若vt图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动2求速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn.3求加速度的两种方法：(1)逐差法：即根据x4x1x5x2x6x33at2(t为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1，a2，a3，再算出a1、a2、a3的平均值a，即为物体的加速度(2)图象法：以打某计数点时为计时起点，利用vn求出打各点时的瞬时速度，描点得vt图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度二、误差分析1纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差2纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起测量误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率3用作图法作出的vt图象并不是一条直线为此在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4在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞5选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点6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，应作一条平滑曲线，让各点尽量落到这条曲线上，落不到曲线上的各点应均匀分布在曲线的两侧考点一对实验步骤和实验原理的考查学生用书p12 (2013高考广东卷)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角可调打点计时器的工作频率为50 hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出(1)部分实验步骤如下：a测量完毕，关闭电源，取出纸带b接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车c将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连d把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：_(用字母填写)(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔t_s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5_.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a_.解析(1)正确的实验步骤为d、c、b、a.(2)相邻两个计数点间的时间间隔t5 s0.1 s.(3)匀变速直线运动一段位移内的中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，则计数点5对应的瞬时速度大小v5.(4)用逐差法求得小车的加速度a.答案(1)dcba(2)0.1(3)(4)考点二对实验器材和数据处理的考查 学生用书p12 在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔t0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.下表列出了打点计时器打下b、c、f时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下d、e两点时小车的瞬时速度.位置bcdef速度(ms1)0.7370.8010.994(3)以a点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度时间关系图线(4)根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度a_m/s2.解析(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vd0.864 m/s同理可得ve0.928 m/s.(3)小车的速度时间关系图线如图所示(4)小车的加速度a m/s20.65 m/s2.答案见解析学生用书p132016年高考命题对本实验的改进创新可能从以下角度进行：用气垫导轨代替长木板；用频闪照相的方法或光电计时器代替打点计时器通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度(2014高考大纲全国卷)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是10 hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s2. 单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_(保留3位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的解析(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x3x12a1t2，x4x22a2t2a，又知t0.1 s联立以上各式得a4.30 m/s2.(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度agsin g5.88 m/s2a，所以斜面是粗糙的答案(1)4.30 m/s2(2)ag5.88 m/s2点评高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，即所谓情境新而知识旧因此做实验题应注重迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题对于本题物理过程旧，但情景新，数据处理属于逐差法处理纸带问题的延伸学生用书p131(2015佛山模拟)某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度(1)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(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序应该是()a先接通电源，后释放纸带b先释放纸带，后接通电源c释放纸带的同时接通电源d哪个先，哪个后都可以(3)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，用尺子测得相邻各点间的距离为x13.62 cm，x24.75 cm，x35.88 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所代表的时刻，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)答案：(1)交流0.02(2)a(3)相邻相等时间内的位移差相等0.531.132某同学用如图所示的装置测定重力加速度：(1)电火花计时器的工作电压为_，频率为_(2)打出的纸带如图所示，实验时纸带的_端应和重物相连接(选填“甲”或“乙”)(3)纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的加速度为_m/s2.解析：(1)交流220 v,50 hz(2)开始打点时，速度小，点距近，故乙端与重物相连接(3)x23x785at2，a m/s29.4 m/s2.答案：(1)交流220 v50 hz(2)乙(3)9.43在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示是一条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，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50 hz.(1)在打点计时器打b、c、d点时，小车的速度分别为vb_m/s；vc_m/s；vd_m/s.(2)在如图所示的坐标系中画出小车的vt图象(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_，此速度的物理含义是_解析：(1)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，所以b点的瞬时速度vb m/s1.38 m/sc点的瞬时速度vc m/s2.64 m/sd点的瞬时速度vd m/s3.90 m/s.(2)根据以上数据作出小车的vt图象，如图所示(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度约为v0.2 m/s.此速度的物理含义是表示0时刻小车经过a点时的速度答案：见解析4(2015吉林省吉林市质量检测)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图的装置，图中长木板水平固定(1)实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上，调整定滑轮高度，使_(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为m，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数_.(3)如图所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出从纸带上测出s13.20 cm，s24.52 cm，s58.42 cm，s69.70 cm.则木块加速度大小a_ m/s2(结果保留两位有效数字)解析：(1)为了使细线的拉力方向与木块运动方向相同，应调整细线与长木板平行(2)根据牛顿第二定律，对砝码盘和砝码整体有：mgfma，对木块有：fmgma，联立两方程得.(3)利用逐差法得a m/s21.3 m/s2.答案：(1)细线与长木板平行(2)(3)1.35(2013高考浙江卷)如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带和，纸带上的a、b、c均为打点计时器打出的点(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为_；(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为_，纸带和上c、e两点间的平均速度_(选填“大于”、“等于”或“小于”)；(3)图中_(填选项)a两条纸带均为用装置甲实验所得b两条纸带均为用装置乙实验所得c纸带为用装置甲实验所得，纸带为用装置乙实验所得d纸带为用装置乙实验所得，纸带为用装置甲实验所得解析：(1)由纸带可读出b、c间距为2.10 cm，由纸带可读出b、c间距为2.40 cm(0.05 cm，有效数字位数要准确)(2)由，知t0.04 s，xce4.52 cm(纸带)或xce5.00 cm(纸带)，代入数据得ce1.13 m/s(纸带)或1.25 m/s(纸带)，.(3)由纸带各点间距分析可知，小车做匀加速运动，从纸带各点间距来看，小车开始做加速运动，一段距离后做匀速运动，故可知纸带是用装置甲实验所得，纸带是用装置乙实验所得，选c.答案：(1)2.10 cm或2.40 cm(0.05 cm，有效数字位数要正确)(2)1.13 m/s或1.25 m/s(0.05 m/s，有效数字位数不作要求)小于(3)c6利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值，所得数据如下表所示.s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的