高考物理复习第一章直线运动实验一研究匀变速直线运动

试验一研究匀变速直线运动1/39试验基础热点定位跟踪训练2/39试验基础·了解落实

夯基础3/39●注意事项1.两先两后:试验中应先接通电源,后让小车运动;试验完成应先断开电源后取纸带.2.预防碰撞:在抵达长木板末端前应让小车停顿运动,要预防钩码落地和小车与滑轮相撞.3.减小误差:小车加速度要适当大些,能够减小长度测量误差,加速度大小以能在约50cm纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.4.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取适当单位(防止所描点过密或过疏,而造成误差过大),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改变造成误差.4/39热点定位·重点透析

通热点热点一试验原理与操作【例1】某同学用如图(甲)所表示试验装置研究匀变速直线运动.试验步骤以下:A.安装好试验器材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楚纸带,从便于测量点开始,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…结合上述试验步骤,请你继续完成以下任务.5/39(1)试验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在以下仪器和器材中,必须使用有

(填选项代号).

A.电压适当50Hz交流电源B.电压可调直流电源C.停表D.刻度尺E.天平F.重锤G.弹簧测力计〚关键点拨〛

(1)要注意“每五个点取一个计数点”隐含着什么信息.解析:(1)试验中打点计时器要使用50Hz低压交流电源;测量x1,x2,x3要使用刻度尺;试验中无需使用停表、天平、重锤和弹簧测力计,故选A,D.答案:(1)AD6/39(2)假如小车做匀加速运动,所得纸带如图(乙)所表示,则x1,x2,x3关系是

,已知打点计时器打点时间间隔是t,则打c点时小车速度大小是

.

〚关键点拨〛

(2)选取试验器材时应依据试验过程需要确定,比如获取打点纸带需打点计时器工作,测量长度需要刻度尺.7/39(3)假如当初电网中交流电源频率变成55Hz,而做试验同学并不知道,那么加速度测量值与实际值相比

(填“偏大”“偏小”或“不变”).

〚关键点拨〛

(3)由打点纸带求匀变速直线运动加速度时可经过画v-t图像或逐差法求解.解析：(3)因为电源频率增大,打点时间间隔变小,但做试验同学求加速度时依然利用较大间隔时间,所以加速度测量值比实际值偏小.答案:(3)偏小8/39方法技巧分析求解运动量三种技巧(1)运动性质判断:看相邻计数点间距离特点.(2)瞬时速度求解:采取平均速度法求某一点瞬时速度.(3)加速度求解:计数点间距离给定有两种:相邻计数点间距离和各计数点到O点距离,计算时后者要先转化为前者,如框图所表示.9/39【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规律.(1)按照试验要求应该

.

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)本试验必须

.

A.要平衡摩擦力B.要求悬挂物质量远小于小车质量C.上述两项要求都不需要解析:(1)试验中应该先接通电源,再释放小车,选项B正确.(2)本试验不是验证牛顿第二定律试验,只需要保持协力恒定即可,选项C正确.答案:(1)B(2)C10/39(3)电磁打点计时器是一个使用

(选填“交流”或“直流”)电源计时仪器,它工作电压是4～6V,当电源频率为50Hz时,它每隔

s打一次点.

解析:(3)电磁打点计时器是一个使用交流电源计时仪器,当电源频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点.答案:(3)交流11/39(4)试验中该同学从打出若干纸带中选取一条纸带,如图所表示,纸带上按时间次序取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距离为x1=3.62cm,x2=4.75cm,x3=5.88cm.依据纸带数据能够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对应时刻,纸带运动瞬时速度是

m/s,小车加速度是

m/s2.(以上两空小数点后保留两位数字)

解析:(4)当相邻相等时间内位移之差都相等时,小车做匀加速直线运动.vC=,T=0.1s,可求得vC=0.53m/s,由Δx=x2-x1=x3-x2=aT2,可得a=1.13m/s2.答案:(4)相邻相等时间内位移差相等0.531.1312/39热点二试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”试验中,图(1)所表示为一次统计小车运动情况纸带,图中A,B,C,D,E为相邻计数点,相邻计数点间时间间隔T=0.1s.(1)依据纸带可判定小车做

运动.

〚关键点拨〛

(1)判断质点做匀变速直线运动依据是Δx=x2-x1=x3-x2=…解析:(1)依据纸带提供数据可知xBC-xAB=xCD-xBC=xDE-xCD=12.60cm,故小车做匀加速直线运动.答案:(1)匀加速直线13/39(2)依据纸带计算各点瞬时速度:vD=

m/s,vC=

m/s,vB=

m/s.在如图(2)所表示坐标系中作出小车v-t图像,并依据图线求出a=

.

〚关键点拨〛

(2)计算第n个点对应瞬时速度公式为vn=.答案:(2)3.902.641.3812.60m/s2

14/39(3)将图线延长与纵轴相交,交点速度是

m/s,此速度物理意义是

.

〚关键点拨〛

(3)v-t图像斜率表示加速度.解析：(3)由图知交点速度约为0.12m/s,表示零时刻小车经过A点速度.答案:(3)0.12表示零时刻小车经过A点速度15/39方法技巧物理试验数据图像处理方法对由试验获取某两个物理量间图像,尤其是非常规量关系图像,题目命制中普通图线为直线,这类问题应依据试验原理中包括物理规律找出两物理量间函数关系式,确定图像斜率、截距、面积等物理意义,进而对问题做出解答.16/39【教师备用】某同学用如图(1)所表示装置测量当地重力加速度.(1)电火花计时器工作电压为

.

(2)打出纸带如图(2)所表示,试验时纸带

(选填“甲”或“乙”)端和重锤相连;

解析:(1)依据电火花计时器结构和工作原理可知,其工作电压为220V.(2)从纸带上能够发觉从左端到右端,相邻计数点间距离越来越小,说明速度越来越小,与重锤相连接纸带先打出点,速度较小,所以试验时纸带乙端经过夹子和重锤相连接.答案:(1)220V(2)乙17/39(3)纸带上1到9各点为计时点,由纸带所表示数据算出当地重力加速度是

.

(4)若当地重力加速度真实值是9.8m/s2,请任意写出一个测量值与真实值有差异原因

.

(4)测量值小于当地重力加速度值,可能是因为纸带和打点计时器间摩擦阻力、空气阻力等原因.答案：(3)9.4m/s2(4)纸带和打点计时器间摩擦阻力、空气阻力等18/39热点三试验创新与改进19/3920/3921/39新题体验1.(·甘肃张掖一诊)物理小组同学用如图(甲)所表示试验器材测定重力加速度,试验器材有:底座、带有标尺竖直杆、光电门1和2组成光电计时器(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.试验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2时间t,并从竖直杆上读出两光电门间距离h.22/39(1)使用游标卡尺测量小球直径如图(乙)所表示,则小球直径为

cm.

(2)改变光电门1位置,保持光电门2位置不变,小球经过光电门2速度为v,不考虑空气阻力,小球加速度为重力加速度g,则h,t,g,v四个物理量之间关系为h=

.

(3)依据试验数据作出-t图线,若图线斜率绝对值为k,依据图线可求出重力加速度大小为

.

解析:(1)小球直径为d=11mm+16×0.05mm=11.80mm=1.180cm.(2)不考虑空气阻力,小球能够看成从2到1匀减速直线运动,故有h=vt-gt2.答案:(1)1.180(2)vt-gt2(3)2k23/392.某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动物体加速度,电源频率f=50Hz.在纸带上打出点中选出零点,每隔4个点取1个计数点.因保留不妥,纸带被污染,如图所表示,A,B,C,D是依次排列4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点距离:xA=16.6mm,xB=126.5mm,xD=624.5mm.若无法再做试验,可由以上信息推知:(1)相邻两计数点时间间隔为

s;

解析:(1)电源频率f=50Hz,所以相邻两点间时间间隔Δt==0.02s,每隔4个点取1个计数点,则相邻两计数点时间间隔T=5Δt=5×0.02s=0.1s.答案:(1)0.124/39(2)打C点时物体速度大小为

m/s;(取两位有效数字)

(3)物体加速度大小为

(用xA,xB,xD和f表示).

解析:(2)计数点C是计数点B,D中间时刻点,所以vC==2.5m/s.25/39跟踪训练·即时巩固

测效果1.(1)在“研究匀变速直线运动”试验中,以下方法中有利于减小试验误差是

(填正确答案标号).

A.选取计数点,把每打5个点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点,只利用点迹清楚、点间隔适当那一部分进行测量、计算D.适当增加挂在细绳下钩码个数解析:(1)选取计数点能够使相邻计数点间隔比相邻计时点间隔大,在用直尺测量这些点间距离时,误差较小,所以A正确;在试验中,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,假如小车运动加速度过小,那么打出点就过密,长度测量误差较大,所以小车加速度应适当大些,可适当增加挂在细绳下钩码个数,以增大拉力,故B错误,D正确;为了减小长度测量误差,应舍去纸带上过于密集和点迹不清楚点,所以C正确.答案:(1)ACD26/39(2)“研究匀变速直线运动”试验中,使用电磁打点计时器(所用交流电源频率为50Hz),得到如图所表示纸带.图中点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出,以下表述正确是

.

A.试验时应先放开纸带再接通电源B.(x6-x1)等于(x2-x1)6倍C.从纸带中可求出计数点B对应速率D.相邻两个计数点间时间间隔为0.02s解析:(2)中间时刻瞬时速度等于全程平均速度,所以vB=,选项C正确;由Δx=aT2可推得x6-x1=5(x2-x1),则选项B错误;相邻计数点间时间间隔是0.1s,选项D错误;按照试验要求应该先接通电源再放开纸带,选项A错误.答案:(2)C27/392.某试验小组利用打点计时器研究小滑块运动,打出如图所表示纸带,打点计时器接在频率为50Hz交流电源上,请回答以下问题:(1)某次试验中,纸带“B”端与小滑块相连,依据纸带请判断该滑块运动属于

(填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)直线运动.

(2)从纸带能够测出A,B两点间距离为

,滑块加速度大小为

.(计算结果保留三位有效数字)

解析:(1)由题图知,从B点开始相等时间间隔内间距依次为2.60cm,2.40cm,2.20cm,2.00cm,可判断滑块在相等时间内,位移差恒定,滑块做匀减速直线运动;(2)刻度尺准确度为1mm读数应估读到0.1mm,则AB间距为dAB=102.0mm-10.0mm=92.0mm=9.20cm;由Δx=aT2,得a=5.00m/s2.答案:(1)匀减速(2)9.20cm5.00m/s228/393.(·浙江绍兴期中)如图是某同学做“研究匀变速直线运动”试验时取得一条纸带.(1)打点计时器电源频率为50Hz.A,B,C,D,E,F,G是纸带上7个连续点,F点因为不清楚而未画出.试依据纸带上数据,推测F点在刻度尺上位置,其读数应记为

cm.算出F点对应速度大小为vF=

m/s.(后一空计算结果保留两位有效数字)

答案:(1)5.000.7029/39(2)请依据纸带上数据,作出v-t图像.答案:(2)看法析30/39(3)依据图像,可得t=0时速度vA=

m/s,加速度a=

m/s2.(计算结果保留两位有效数字)

答案：(3)0.205.031/394.某同学利用如图(甲)所表示试验装置,探究物块在水平桌面上运动规律.物块在重物牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(还未抵达滑轮处).从纸带上便于测量点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间距离如图(乙)所表示.打点计时器电源频率为50Hz.32/39(1)经过分析纸带数据,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对应速度大小为

m/s,计数点6对应速度大小为

m/s.(保留三位有效数字)

解析:(1)从计数点1到6相邻相等时间内位移差Δx≈2.00cm,在6,7计数点间位移比5,6之间增加了(12.28-11.01)cm=1.27cm<2.00cm,所以,开始减速时刻在计数点6和7之间.