《2020高考物理大一轮复习实验一研究匀变速直线运动学案无答案新人教版20190315293》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理大一轮复习实验一研究匀变速直线运动学案无答案新人教版20190315293（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 实验一实验一 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 一 实验目的 1 练习使用电磁打点计时器 或电火花计时器 会用打点的纸带研究物体的运动情况 2 测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度 二 实验原理 1 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时仪器 电磁打点计时器的工作电 压在 V 以下 电火花计时器的工作电压是 220V 当电源频率是 50Hz 时 它每隔 s 打一次点 在小车运动过程中 使用电火花计时器时纸带受到的摩擦力比使用电磁打点计 时器时小一些 2 利用纸带判断物体运动状态的方法 设纸带上连续相等时间T内的位移分别为x1 x2 x3 x4 xn 1 xn xn 1 纸带
2、上相邻两点间的位移差为 x 1 若 x xn 1 xn为零 则说明物体做 运动 2 若 x xn 1 xn为非零常数 则说明物体做 运动 3 利用纸带求瞬时速度的方法 如图 S1 1 所示 B点的瞬时速度等于AC段的平均速度 即 vB 图 S1 1 4 利用纸带求加速度的方法 1 用相邻计数点间的位移差求加速度 a 2 用v t图像的斜率求加速度 a 三 实验器材 电火花计时器 或电磁打点计时器 交流电源 导线 一端附有定滑轮的长木板 小 车 细绳 钩码 或重物 刻度尺 墨粉纸 电磁打点计时器配备的是复写纸 片 四 实验步骤 1 安装实验装置 如图 S1 2 所示 2 图 S1 2 2 先接通
3、电源 然后释放小车 重复打 3 条纸带 3 挑选纸带 确定计数点 测相邻计数点之间的距离 4 用 x aT2确定物体的运动是匀速直线运动还是匀变速直线运动 5 用瞬时速度与平均速度的关系求瞬时速度 用公式 x aT2或v t图像求加速度 热点一 实验原理与实验操作 例 1 某同学利用如图 S1 3 所示装置研究小车的匀变速直线运动 图 S1 3 1 实验中 必要的措施是 填选项前的字母 A 细线必须与长木板平行 B 先接通电源 再释放小车 C 小车的质量远大于钩码的质量 D 平衡小车与长木板间的摩擦力 2 他实验时将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上 得到一条纸带 打出的部分计数 点
4、如图 S1 4 所示 每相邻两个计数点间还有 4 个点 图中未画 出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 则小车的加速度a m s2 要求充分利用测量的数据 打点计时器在打B点时小车的速度vB m s 结果 均保留两位有效数字 3 图 S1 4 要点总结 1 纸带和细线要与木板平行 小车运动要平稳 2 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验后先断开电源 后取纸带 3 要防止钩码落地以及小车与滑轮相撞 4 小车的加速度应适当大些 可以减小长度的测量误差 加速度大小以能在约 50cm 的纸带 上清楚地取出 6 7
5、个计数点为宜 5 选择一条较理想的纸带 是指纸带上的点迹清晰 舍弃打点密集的部分 适当选取计数点 注意计数点与计时点的区别 弄清楚所选的时间间隔T等于多少 热点二 数据处理与误差分析 1 纸带的取点处理原则 如图 S1 5 所示 从打下的纸带中选取点迹清晰的纸带 舍掉开始比较密集的点迹 从便于测 量的位置取一个开始点A 然后每 5 个点 或每隔 4 个点 取一个计数点 分别记为B C D E F 这样每两个计数点之间的时间间隔为T 0 1s 计算比较方便 图 S1 5 2 从纸带上读取长度的方法 利用毫米刻度尺测出各点到A点的距离 算出相邻计数点间的距离x1 x2 x3 x4 x5 x6 由于
6、毫米刻度尺的最小刻度是 1mm 读数时必须估读到 0 1mm 3 用 x aT2确定物体的运动是匀速直线运动还是匀变速直线运动 4 用瞬时速度与平均速度的关系求瞬时速度 用公式 x aT2或v t图像求加速度 用逐差法求加速度 一般取 6 段 偶数段 位移 根据x4 x1 3a1T2 x5 x2 3a2T2 x6 x3 3a3T2 分别求出a1 a2 a3 再取它们的平均值a a1 a2 a3 作为物体运动的加 x4 x1 3T2 x5 x2 3T2 x6 x3 3T2 1 3 速度的测量值 则a x6 x5 x4 x3 x2 x1 9T2 4 图 S1 6 用v t图像求加速度 根据匀变速直
7、线运动在某段时间中点的瞬时速度等于这段时间内的 平均速度 即vn 求出打各点时纸带的瞬时速度 然后作出v t图像 如图 S1 6 所示 xn xn 1 2T 则图线的斜率等于物体运动的加速度 即a v t 例 2 2017 全国卷 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动 用自制 滴水计时器 计量时间 实验前 将该计时器固定在小车旁 如图 S1 7 甲所示 实验时 保持桌面水平 用手 轻推一下小车 在小车运动过程中 滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴 图乙记录了桌面上 连续的 6 个水滴的位置 已知滴水计时器每 30s 内共滴下 46 个小水滴 甲 乙 图 S1 7 1 由图乙可知 小车在桌面上
8、是 选填 从右向左 或 从左向右 运动的 2 该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动 小车运动到图乙中A点位置时的 速度大小为 m s 加速度大小为 m s2 结果均保留 2 位有效数字 变式题 2018 贵阳模拟 某同学用如图S1 8甲所示装置测量重力加速度g 所用交流电频率 为 50Hz 在所选纸带上取某点为 0 号计数点 然后每 3 个点取一个计数点 所测量数据及其标 记符号如图乙所示 5 图 S1 8 该同学用以下两种方法处理数据 T为相邻两计数点的时间间隔 方法A 由g1 g2 g5 取平均值g 8 667m s2 x2 x1 T2 x3 x2 T2 x6 x5 T2 方法B
9、 由g1 g2 g3 取平均值g 8 673m s2 x4 x1 3T2 x5 x2 3T2 x6 x3 3T2 1 从数据处理方法看 选择方法 选填 A 或 B 更合理 方法A中对实验结果 起作用的数据有 选填 x1 x2 x3 x4 x5 x6 2 本实验误差的主要来源有 写出两条 要点总结 1 对于实验数据的记录要遵守有效数字读数规则 结果要符合题目要求 2 计算方法的选用 求加速度的三种方法中 用 x aT2直接求加速度的方法简单 但误差较 大 适用于测量数据准确或计数间隔较少的情况 逐差法求加速度结果准确 误差较小 但需 选取的计数间隔为偶数 图像法求加速度科学性强 误差小 适用于所
10、测数据的计数间隔较多 的情况 3 牵引小车的钩码数要适当 小车的加速度过大或过小将导致纸带上的点过少或各段位移 差过小 从而产生较大的测量误差 加速度的大小以能在约 50cm 的纸带上清晰地选取 6 7 个 计数点为宜 热点三 关于速度的测量的其他方法 高中阶段 关于物体速度的测量无非是位移和时间的测量 对于位移的测量主要是用毫 米刻度尺 而对于时间的测量 则有多种方法 从历年高考试题分析 涉及时间的测量主要是 打点计时器 如上面例 1 频闪照相 光电门 如下面例 3 几种形式 例 3 2017 全国卷 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度 瞬时速度和加速度之 间的关系 使用的器材有 斜面
11、 滑块 长度不同的矩形挡光片 光电计时器 实验步骤如下 如图S1 9所示 将光电门固定在斜面下端附近 将一挡光片安装在滑块上 记下挡光片前端 相对于斜面的位置 令滑块从斜面上方由静止开始下滑 6 图 S1 9 图 S1 10 当滑块上的挡光片经过光电门时 用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t 用 s表示挡光片沿运动方向的长度 如图 S1 10 所示 表示滑块在挡光片遮住光线的v t时间内的平均速度大小 求出 v 将另一挡光片换到滑块上 使滑块上的挡光片前端与 中位置相同 令滑块由静止开始下 滑 重复步骤 多次重复步骤 利用实验中得到的数据作出 t图 如图 S1 11 所示 v 图 S1
12、11 完成下列填空 1 用a表示滑块下滑的加速度大小 用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大 小 则 与vA a和 t的关系式为 vv 2 由图 S1 11 可求得 vA cm s a cm s2 结果保留 3 位有效数字 7 图 S1 12 变式题 2018 海南卷 学生课外实验小组使用如图 S1 12 所示的实验装置测量重力加速度 大小 实验时 他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s 然后使漏斗中的水一滴一滴地 下落 调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时 下一滴水刚好从漏斗的下端滴落 用秒表测 量第 1 个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t 1 重力加速度大小
13、可表示为g 用s n t表示 2 如果某次实验中 s 0 90m n 30 t 13 0s 则测得的重力加速度大小g m s2 保 留 2 位有效数字 3 写出一条能提高测量结果准确程度的建议 1 2018 全国卷 甲 乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间 实验步骤如下 1 甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端 让木尺自然下垂 乙把手放在尺的下端 位 置恰好处于L刻度处 但未碰到尺 准备用手指夹住下落的尺 2 甲在不通知乙的情况下 突然松手 尺子下落 乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子 若 夹住尺子的位置刻度为L1 重力加速度大小为g 则乙的反应时间为 用L L1和g 表示 3 已知当地的
14、重力加速度大小为g 9 80m s2 L 30 0cm L1 10 4cm 乙的反应时间为 s 结果保留 2 位有效数字 4 写出一条能提高测量结果准确程度的建议 2 人教版必修 1 改编 某同学在 测定小车加速度 的实验中 得到如图 S1 13 甲所示的一 条纸带 他在纸带上共取了A B C D E F G七个计数点 相邻的两个计数点之间还有四 个点未画出 已知打点计时器的打点周期为 0 02s 该同学从每个计数点处将纸带剪开分成 六条 分别标记为a b c d e f 再将这六条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系 中 得到如图乙所示的图形 最后将各纸带上端中心连起来 于是得到表示v与t关
15、系的图像 图中x轴对应的物理量是时间t y轴对应的物理量是速度v 8 图 S1 13 1 这种实验数据处理的方法可称为 填选项前的字母 A 控制变量法 B 等效替代法 C 比值法 2 图中t3 s 若测得纸条c的长度为 4 0cm 则v3 m s 保留两位有效数 字 3 若测得纸条a的长度为 2 0cm 纸条f的长度为 7 0cm 则可求出加速度的大小为 m s2 保留两位有效数字 图 S1 14 3 2019 湖北松滋一中月考 兴趣小组的同学们利用如图 S1 14 所示的装置研究匀变速直 线运动的规律 他们将质量为m1的物体1与质量为m2 m1 m2 的物体2通过轻绳悬挂在定滑轮 上 打点计
16、时器固定在竖直方向上 物体 1 通过铁夹与纸带相连接 开始时物体 1 与物体 2 均 处于静止状态 之后将它们同时释放 如图 S1 15 所示为实验中打点计时器打出的一条点迹 清晰的纸带 O是打点计时器打下的第一个点 A B C D 是按打点先后顺序依次选取的 计数点 在相邻两个计数点之间还有四个点没有画出 打点计时器使用的交流电频率为 50Hz 图 S1 15 9 1 相邻两计数点之间的时间间隔为 2 实验时要在接通打点计时器电源之 选填 前 或 后 释放物体 3 将各计数点至O点的距离依次记为x1 x2 x3 x4 测得x2 1 60cm x4 6 40cm 请你计 算打点计时器打下C点时物体的速度大小是 m s 图 S1 16 4 同学们根据测出的物体 1 上升高度x与相应的时间t 描绘出如图 S1 16 所示的x t2图线 由此可以求出物体的加速度大小为 m s2 4 2018 北京卷 用如图 S1 17 所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律 图 S1 17 主要实验步骤如下 a 安装好实验器材 接通电源后 让拖着纸带的小车沿长木板运动 重复几次 b 选出一条点迹清晰的纸
