《2019版高考物理一轮复习 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第4讲 实验：研究匀变速直线运动学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第4讲 实验：研究匀变速直线运动学案（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4讲实验：研究匀变速直线运动微知识1 实验目的1练习使用打点计时器，学会用打点的纸带研究物体的运动。2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。3会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度。微知识2 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。 (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。2利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设x1、x2、x3为纸带上相邻两个计数点之间的距离，若xx2x1x3x2x4x3常数，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。3由纸带求物体运动
2、加速度的方法(1)逐差法：根据x4x1x5x2x6x33aT2，求a1、a2、a3，再算出a1、a2、a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度。设T为相邻两计数点之间的时间间隔，则a1，a2，a3，加速度的平均值为a。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据x1、x2、x3以减小偶然误差。(2)用v t图象求加速度：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即vn，求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出vt图象，图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度。微知识3 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
3、、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。微知识4 实验步骤1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，如图所示。2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下面)，并把纸带的一端固定在小车的后面。3把小车停在靠近打点计时器处，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。取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。4从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打
4、一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T0.1_s，在选好的开始点下标明A，依次标为B、C、D、E(这些点叫做计数点)。5一般要测出六段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6。6根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a1、a2、a3的值，(注意T0.1 s)求出a1、a2、a3的平均值，就是小车做匀变速直线运动的加速度。微知识5 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
5、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。微知识6 注意事项1平行纸带、细绳要和长木板平行。2靠近释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。3先后顺序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。4防止碰撞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减小误差小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。6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。7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)
6、，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落在这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。一、思维辨析(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1电火花计时器的工作电压为6 V以下的交流电源。()2在研究匀变速直线运动的实验中应该先释放小车后接通电源。()3利用打点的纸带计算小车的加速度时，用“逐差法”有利于减小实验误差。()二、对点微练1(实验原理和操作)(多选)在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误或多余的步骤是_。(填选项字母)A拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在平板上，并接好电源C把一条细绳拴
7、在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D取下纸带E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔(1)若有遗漏步骤，将遗漏步骤写在下面的横线上。(遗漏步骤可编上序号G、H)_。(2)实验步骤的合理顺序为_(填字母)。解析A项中应先接通电源，再放开纸带。C中应调整滑轮的高度，使细绳与平板平行，D中应先断开电源，使打点计时器停止工作，E属于多余步骤。应补充G。换上新纸带，重复操作三次。H.断开电源，整理好器材。正确合理的顺序应为B、F、C、A、D、G、H。答案ACDE其他见解析2(数据处理)如图所示是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带，
8、从0点开始每5个计时点取一个计数点，依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6，测得x15.18 cm，x24.40 cm，x33.62 cm，x42.78 cm，x52.00 cm，x61.22 cm。(1)相邻两计数点间的时间间隔为_s。(2)物体的加速度大小a_m/s2，方向是_(填“AB”或“BA”)。(3)打点计时器打计数点3时，物体的速度大小v3_m/s，方向是_(填“AB”或“BA”)。解析a cm/s280 cm/s20.80 m/s2，“”号表示加速度方向与纸带运动方向相反，即方向为AB。v3 cm/s 32.0 cm/s0.32 m/s。方向从BA。答案(1)0.1(
9、2)0.80AB(3)0.32BA微考点1数据处理和误差分析核|心|微|讲分析纸带计算物体的速度和加速度1“平均速度法”求物体在某点的瞬时速度，即vn，如图所示。2“逐差法”求物体的加速度，该方法可使测量数据得到充分利用，误差较小，即由a1，a2，a3，可得a。3“图象法”求物体的加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出vt图象，直线的斜率即代表加速度。典|例|微|探【例1】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。甲乙(1)部分实验步骤如下：A测量完毕，关闭电源
10、，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_。(填字母)(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_。【解题导思】(1)实验中是如何测量物体在某点的瞬时速度的？答：以被测点为中间时刻的某段运动的平均速度替代该时刻的瞬时速度。(2)如何才能利用更多的数据计算加速度？答：用逐差法计算加速度a。 答案(1)DCBA(2)0.10(3)(4)题|组|微|练1
11、某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字) (1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4_m/s。(2)小球上升的加速度大小约为a_m/s2。(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是_。解析(1)做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故t4时刻的瞬时速度等于t3t5时间段的平均速度，即v4 m/s3.98 m/s。(2)由xaT2得，小球的加速度大小为a102m/s210.0 m/s2。(3)小球的加速度大于重力加速度
12、，是由于小球上升过程中受到空气阻力的作用造成的。答案(1)3.98(2)10.0(3)上升过程中受到空气阻力的作用2在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB_m/s，CE间的平均速度为_m/s。(2)以打B点时为计时起点，建立vt坐标系，如图所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线。(3)根据图线可
13、得小车运动的加速度为_m/s2。解析(1)相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s，所以vB m/s0.25 m/s，CE m/s0.45 m/s。(2)vt图象如图所示。(3)在vt图象中，图线的斜率表示加速度，即a m/s21.0 m/s2。答案(1)0.250.45(2)见解析图(3)1.0微考点2实验的迁移、拓展和创新核|心|微|讲以教材实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器等设置题目，不脱离教材而又不拘泥于教材，体现开放性、探究性的特点。如用气垫导轨代替长木板，可以减小阻力对实验的影响；用频闪照相机或光电计时器代替打点计时器等。典|例|微|探【例2】在暗室中用如图所示装置做“测定重力加速度”的实验。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下。用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴。用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度。采集数据进行处理。(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是_ _。(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为
