第1章 运动的描述 匀变速直线运动的研究4

1、 第第4单元实验一：研究匀变速直线运动单元实验一：研究匀变速直线运动 读一读读一读 实验目的实验目的 1练习正确使用打点计时器练习正确使用打点计时器 2会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度 3会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出 小车运动的小车运动的vt图象，根据图象求加速度图象，根据图象求加速度 注意事项注意事项 1平行：平行：纸带和细绳要和木板平行纸带和细绳要和木板平行 2两先两后：两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕

2、应先 断开电源后取纸带断开电源后取纸带 3防止碰撞：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落地和小车与滑轮相撞 4减小误差：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，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加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出的纸带上清楚地取出67个计数点为宜个计数点为宜 5纸带选取纸带选取 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准确作图准确作图 在坐标纸上，纵、横轴

3、选取合适的单位在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而避免所描点过密或过疏，而 导致误差过大导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让 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 的两侧的两侧 (2013浙江卷，浙江卷，21)如图所示，装置甲中挂有如图所示，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的一端固定在导轨的左

4、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装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带和和 ，纸带上的，纸带上的a、b、c均为打点计时器打出的点均为打点计时器打出的点 (1)任选一条纸带读出任选一条纸带读出b、c两点间距离为两点间距离为_； (2)任选一条纸带求出任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为两点间的平均速度大小为 _，纸带和上，纸带和上c、e两点间的平均速度两点间的平均速度 _(选填 选填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”)； (3)图中图中_(填选项字母填选项字母) A两条纸带均为用装置甲实验所得两条纸带均为用装置甲实验所得 B两条

5、纸带均为用装置乙实验所得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纸带为用装置甲实验所得，纸带为用装置乙实验 所得所得 D纸带为用装置乙实验所得，纸带为用装置甲实验纸带为用装置乙实验所得，纸带为用装置甲实验 所得所得 【总结提升总结提升】刻度尺读数时应注意刻度尺读数时应注意 (1)刻度尺读数时要使刻度线紧贴被测物体，眼睛正对刻刻度尺读数时要使刻度线紧贴被测物体，眼睛正对刻 度线读数度线读数 (2)毫米刻度尺的精确度为毫米刻度尺的精确度为1 mm，读数时要估读到最小刻，读数时要估读到最小刻 度的下一位度的下一位. 【答案答案】(1)2.10 cm或2.40 cm(

6、0.50 cm，有效数字位数需正 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)C (2013广东卷，广东卷，34(1)研究小车匀变速直线运研究小车匀变速直线运 动的实验装置如图动的实验装置如图(a)所示，其中斜面倾角所示，其中斜面倾角可调打点计可调打点计 时器的工作频率为时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图纸带上计数点的间距如图(b)所所 示，其中每相邻两点之间还有示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出个记录点未画出 (1)部分实验步骤如下：部分实验步骤如下： A测量完毕，关闭电源，取出纸带测量完毕，关闭电源，取出纸带 B

7、接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车接通电源，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，小车尾部与纸带相将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相 连连 D把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔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：上述实验步骤的正确顺序是：_(用字母填写用字母填写) (2)图图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔中标出的相邻两计数点的时间间隔T_s. (3)计数点计数点5对应的瞬时速度大小计算式为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，小车加速度大小为了充分利用记录数据，减小误差，

8、小车加速度大小 的计算式应为的计算式应为a_. 【总结提升总结提升】 1利用纸带判定物体运动的性质 (1)若s1、s2、s3基本相等，则可判定物体在实验误差允许 的范围内做匀速直线运动 (2)利用s1、s2、s3可以计算出在相邻相等时间间隔内物体 的位移差s2s1、s3s2、s4s3，如果它们在实验误差允 许的范围内相等，则可以判定物体做匀变速直线运动 2计算点间的距离计算点间的距离 计数点间距离的给定有两种：相邻点间距离和各计数点计数点间距离的给定有两种：相邻点间距离和各计数点 到到O点的距离，计算时后者要先转换为前者，如框图所点的距离，计算时后者要先转换为前者，如框图所 示示 拓展创新实验

9、拓展创新实验 创新设计型实验是近几年高考考查的重点，其创新点主要体现在：创新设计型实验是近几年高考考查的重点，其创新点主要体现在： 改变实验条件，迁移实验方法，改进实验仪器，创设实验背景等，改变实验条件，迁移实验方法，改进实验仪器，创设实验背景等， 设置的题目不脱离教材而又不拘泥于教材，充分体现开放性和探设置的题目不脱离教材而又不拘泥于教材，充分体现开放性和探 究性的特点究性的特点 探究高考命题视角探究高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱 离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点离教材而又不拘泥教材

10、，体现开放性、探究性等特点 (2013江苏卷，江苏卷，11)某兴趣小组利用自由落体运动测定重某兴趣小组利用自由落体运动测定重 力加速度，实验装置如图所示倾斜的球槽中放有若干个小铁球，力加速度，实验装置如图所示倾斜的球槽中放有若干个小铁球， 闭合开关闭合开关K，电磁铁吸住第，电磁铁吸住第1个小球手动敲击弹性金属片个小球手动敲击弹性金属片M，M 与触头瞬间分开，第与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又迅速恢复，电磁铁又 吸住第吸住第2个小球当第个小球当第1个小球撞击个小球撞击M时，时，M与触头分开，第与触头分开，第2个小个小 球开始下落球开始下落这样，就可测出多个

11、小球下落的总时间这样，就可测出多个小球下落的总时间 (1)在实验中，下列做法正确的有在实验中，下列做法正确的有_ A电路中的电源只能选用交流电源电路中的电源只能选用交流电源 B实验前应将实验前应将M调整到电磁铁的正下方调整到电磁铁的正下方 C用直尺测量电磁铁下端到用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度的竖直距离作为小球下落的高度 D手动敲击手动敲击M的同时按下秒表开始计时的同时按下秒表开始计时 (2)实验测得小球下落的高度实验测得小球下落的高度H1.980 m,10个小球下落的个小球下落的 总时间总时间T6.5 s可求出重力加速度可求出重力加速度g _m/s2.(结果保留两位有效

12、数字结果保留两位有效数字) (3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的 两个办法两个办法 (4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间t磁性才磁性才 消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间 相差相差t，这导致实验误差为此，他分别取高度，这导致实验误差为此，他分别取高度H1和和H2， 测量测量n个小球下落的总时间个小球下落的总时间T1和和T2.他是否可以利用这两组他是否可以利用这两组 数据消除数据消除t对实验结果的影响？请推导说明对实验结果的影响

13、？请推导说明 【答案答案】(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重复实增加小球下落的高度；多次重复实 验，结果取平均值验，结果取平均值(其他答案只要合理也可其他答案只要合理也可) (4)可以消除可以消除t对实验结果的影响，推导过程见解析对实验结果的影响，推导过程见解析 学以致用学以致用 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器， 其结构如图甲所示，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接分别是光电门的激光发射和接 收装置，当有物体从收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以间通过时，光电计时器就可以 精确

14、地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下 来现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩来现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩 擦因数，图中擦因数，图中MN是水平桌面，是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触是长木板与桌面的接触 点，点，1和和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之是固定在长木板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，长木板顶端连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一点悬有一 铅锤实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门铅锤实验时，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

15、分别为各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.010 2 s和 和 4.010 3s.用精度为 用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度的游标卡尺测量滑块的宽度 d，其示数如图丙所示，其示数如图丙所示 (1)滑块的宽度滑块的宽度d_cm. (2)滑块通过光电门滑块通过光电门1时的速度时的速度v1_m/s，滑块通，滑块通 过光电门过光电门2时的速度时的速度v2_m/s.(结果保留两位有效结果保留两位有效 数字数字) (3)由此测得的瞬时速度由此测得的瞬时速度v1和和v2只是一个近似值，它们实只是一个近似值，它们实 质上是通过光电门质上是通过光电门1和和2时的时的_，要使瞬时速度的，要使瞬时

16、速度的 测量值更接近于真实值，可将测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一的宽度减小一 些些 【答案答案】(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块平均速度滑块 模拟题组模拟题组 1(2015绍兴高三月考)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

17、时器处，接通直流电源后，放开小车，让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，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，往后第六个点作为计数点1，

18、依次标出计数点依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离，并测算出相邻两点间的距离 【解析解析】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 【答案答案】ABCDFG 2(2015临沂市高三上学期期中临沂市高三上学期期中)如图甲所示，小车开始如图甲所示，小车开始 在水平玻璃板上匀速运动，紧接着在水平薄布面上做匀在水平玻璃板上匀速运动，紧接着在水平薄布面上做匀 减速运动减速运动(小车刚驶上粗糙的薄布面瞬间有一碰撞过程，小车刚驶上粗糙的薄布面瞬间有一

19、碰撞过程， 动能有所减少动能有所减少)打点计时器打出的纸带及相邻两点间的打点计时器打出的纸带及相邻两点间的 距离距离(单位：单位：cm)如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的 时间间隔为时间间隔为0.02 s则小车在水平玻璃板上匀速运动的速则小车在水平玻璃板上匀速运动的速 度是度是_m/s；小车在薄布面上做匀减速运动的加速；小车在薄布面上做匀减速运动的加速 度大小是度大小是_m/s2，初速度是，初速度是_m/s. 【答案答案】0.950.85 高考题组高考题组 3(2014全国大纲卷，全国大纲卷，22)现用频闪照相方法来研究物块现用频闪照相方法来研究物块 的变速运

20、动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用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 频闪频率是频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个个 连续影像间的距离依次为连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的已知斜面顶端的 高度高度h和斜面的长度和斜面的长度s.数据如下表所示重力加速度大小数据如下表所示重力加速度大小g 9.80 m/s2. 根据表中数据，完成下列填空： (1)物块的加速度a_m/s2(保留3位有效数字) (2)因为_ _，可知

21、斜面是粗糙的 【答案答案】(1)4.30(填填“4.29”或或“4.31”同样给分同样给分) (2)物块加速度小于物块加速度小于g5.88 m/s2(或：物块加速度小于物或：物块加速度小于物 块沿光滑斜面下滑的加速度块沿光滑斜面下滑的加速度) 4(2012山东理综山东理综)某同学利用图甲所示的实验装置，探某同学利用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开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面 上上(尚未到达滑轮处尚未到达滑轮处)从纸带上便于测量的点开始，每从纸

22、带上便于测量的点开始，每5 个点取个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示打个计数点，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，可判断物块在相邻计数点通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 _和和_之间某时刻开始减速之间某时刻开始减速 (2)计数点计数点5对应的速度大小为对应的速度大小为_m/s，计数点，计数点6对对 应的速度大小为应的速度大小为_m/s.(保留保留3位有效数字位有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小为物块减速运动过程中加速度的大小为a_m/s2， 若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数若用来计算

23、物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度为重力加速度)， 则计算结果比动摩擦因数的真实值则计算结果比动摩擦因数的真实值_(填填“偏大偏大” 或或“偏小偏小”) 【解析解析】(1)物体做匀变速直线运动过程中，两相邻相物体做匀变速直线运动过程中，两相邻相 等时间内位移之差为定值，依题意等时间内位移之差为定值，依题意s2.00 cm，而，而12.28 cm11.01cm1. 27 cm2.00 cm，说明物块在，说明物块在6、7之间之间 某个时刻开始减速某个时刻开始减速 (2)物体做匀变速直线运动时，某段时间中间时刻的瞬时速度等物体做匀变速直线运动时，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，即于这段时间内的平均速度，即 【答案答案】(1)67(或或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大偏大 新题快递新题快递 5在暗室中用图在暗室中用图1所