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1、第一章 运动的描述 匀变速直线运动 实验一 研究匀变速直线运动的特点 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 过好双基关 基本实验要求 1 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 导线 电源 复写纸片 2 实验原理 如图1所示 刻度尺 图1 3 实验步骤 1 按照如图所示实验装置 把打点计时器固定在长木板 的一端 接 好电源 2 把一细绳系在小车上 细绳绕过滑轮 下端挂合适的钩码 纸带穿过打点 计时器 固定在小车后面 3 把小车停靠在打点计时器处
2、先 后 4 小车运动一段时间后 断开电源 取下纸带 5 换纸带重复做三次 选择一条比较理想的纸带进行测量分析 无滑轮 接通电源放开小车 4 注意事项 1 平行 纸带 细绳要和长木板平行 2 两先两后 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验完毕应先断开电源 后取纸带 3 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地及小车 与滑轮相撞 4 减小误差 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度的测量误差 加速度 大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6 7个计数点为宜 5 小车从靠近打点计时器位置释放 规律方法总结 1 数据处理 1 目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度 确定物体的运动
3、性质等 2 方法 分析物体的运动性质 测量相邻计数点间的距离 计算相邻计数点距离 之差 看其是否为常数 从而确定物体的运动性质 利用逐差法求解平均加速度 利用速度 时间图象求加速度 a 作出速度 时间图象 通过图象的斜率求解物体的加速度 b 剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度 2 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 1 x1 x2 x3 xn是相邻两计数点间的距离 2 x是两个连续相等的时间里的位移差 x1 x2 x1 x2 x3 x2 3 T是相邻两计数点间的时间间隔 T 0 02n 打点计时器的频率为50 Hz n为 两计数点间计时点的间隔数 4 x aT2 只要小车做匀变速直线运
4、动 它在任意两个连续相等的时间间隔 内的位移之差就一定相等 研透命题点 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时 刻开始减速 例1 2012 山东卷 21 1 某同学利用如图2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开始运动 重物落地后 物块再运动一 段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1 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50 Hz 命题点一 教材原型实验 图2 67 或7 6 解析 从计数点1到6相邻的位移差 x 2 00 cm 在6 7计数点间的位移比5 6计数点间的位移增加了
5、 12 28 11 01 cm 1 27 cm 2 00 cm 因此 开始减 速的时刻在计数点6和7之间 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 1 00 1 20 解析 计数点5对应的速度大小为 计数点4对应的速度大小为 得计数点6对应的速度大小为v6 2v5 v4 2 1 00 0 80 m s 1 20 m s 3 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 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 填 偏大 或 偏小 2 00 偏大 解析 物块在计数点7到11之间做减速运动 根据 x aT
6、2得 x9 x7 2a1T2 x10 x8 2a2T2 物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力 mg和打点计时器对纸 带的摩擦阻力f 因此根据牛顿第二定律 解析 由题图可以知道 A B两点的时间间隔是0 10 s A点到D点的距离是 4 13 cm D点到G点的距离是6 48 cm 变式1 2018 江西省六校第五次联考 在 研究匀变速直线运动的特点 的实 验中 某同学选出了一条清晰的纸带 并取其中的A B C D E F G七 个点进行研究 这七个点和刻度尺标度的对照情况如图3所示 打点计时器的频 率为50 Hz 图3 1 由图可以知道 A B两点的时间间隔是 s A点到D点的距离
7、是 cm D点到G点的距离是 cm 小 数点后保留2位 0 10 4 13 4 10 4 16均可 6 48 6 45 6 51均可 解析 通过测量不难发现 xBC xAB 与 xCD xBC xDE xCD 基本相等 这 表明 在实验误差允许的范围之内 拖动纸带的小车做的是匀加速直线运动 2 通过测量不难发现 xBC xAB 与 xCD xBC xDE xCD 基本相等 这表明 在实验误差允许的范围之内 拖动纸带的小车做的是 运动 匀加速 或匀变速 直线 解析 设A到B之间的距离为x1 以后各段分别为x2 x3 x4 x5 x6 根据 匀变速直线运动的推论公式 x aT2可得 x4 x1 3
8、a1T2 x5 x2 3a2T2 x6 x3 3a3T2 联立可得a 解得a 0 261 m s2 3 经过合理的数据处理后 可以求得加速度a m s2 小数 点后保留3位 0 261 0 254 0 268 解析 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有vB 0 126 m s 4 还可以求出 打B点时小车的瞬时速度vB m s 小数点 后保留3位 0 126 0 121 0 131 变式2 2017 全国卷 22 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4 a 所 示 实验时 保持桌面水平 用手轻推一下
9、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 b 记录了桌面上连续6个水滴的位置 已知滴 水计时器每30 s内共滴下46个小水滴 图4 1 由图 b 可知 小车在桌面上是 填 从右向左 或 从左向右 运动的 从右向左 解析 小车在阻力的作用下 做减速运动 由题图 b 知 从右向左相邻水滴 间的距离逐渐减小 所以小车在桌面上是从右向左运动 2 该小组同学根据图 b 的数据判断出小车做匀变速运动 小车运动到图 b 中A点 位置时的速度大小为 m s 加速度大小为 m s2 结果均保留两 位有效数字 0 190 038 1 复习启示 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材 是在教材实
10、验的基础上创设新情 景 因此 要在夯实实验的基础上注意迁移和创新能力的培养 善于用教材中 实验的原理 方法和技巧处理新问题 2 情景拓展 命题点二 实验拓展创新 3 数据处理 1 加速度的获得 靠重物的拉力获得加速度 长木板倾斜靠重力获得加速度 2 速度的测量方法 由打点纸带求速度 测定遮光片的宽度d和遮光片通过光 电门的挡光时间 t 由v 求速度 3 加速度的测量方法 由打点纸带利用逐差法求加速度 利用经过两个光电 门的瞬时速度 由速度位移关系式求加速度 例2 2017 全国卷 22 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 滑块 长度不同的
11、矩形挡光 片 光电计时器 图5 类型1 实验情景创新 实验步骤如下 如图5 a 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 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 b 所示 表示滑块在挡光片遮住光 线的 t时间内的平均速度大小 求出 将另一挡光片换到滑块上 使滑块上的挡光片前端与 中的位置相同 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v t图 如图 c 所示 完成下列填空 1 用a表示滑块下滑的加速度大小 用vA表
12、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 解析 设挡光片末端到达光电门的速度为v 则由速度时间关系可知 v vA a t 2 由图 c 可求得vA cm s a cm s2 结果保留3位有效数字 解析 由题图 c 可读出vA 52 1 cm s 图线的斜率 52 116 6 即a 16 6 cm s2 变式3 2018 天津市南开中学月考 某校研究性学习小组的同学用如图6甲所示 的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度 实验过程如下 在斜面上铺上 白纸 用图钉钉住 把滴水计时器固定在小车的末端 在小车上固定一平衡物 调节滴水计时器的滴水速度为每0 2 s滴一
13、滴 以滴水计时器内盛满水为准 在斜面顶端放置一浅盘 把小车放在斜面顶端 把调好的滴水计时器盛满水 使水滴能滴入浅盘内 随即在撤去浅盘的同时放开小车 于是水滴在白纸上留 下标志小车运动规律的点迹 小车到达斜面底端时立即将小车移开 图6 图乙为实验得到的一条纸带 用刻度尺量出相邻点之间的距离是 x01 1 40 cm x12 2 15 cm x23 2 91 cm x34 3 65 cm x45 4 41 cm x56 5 15 cm 试 问 1 滴水计时器的原理与课本上介绍的 原理类似 解析 滴水计时器的原理与课本上介绍的打点计时器原理类似 打点计时器 2 由纸带数据计算可得计数点4所代表时间的
14、瞬时速度v4 m s 计算 小车的加速度a的表达式为 计 算结果为 m s2 结果均保留两位有效数字 0 20 0 19 小车的加速度a的表达式为 代入数据可得 a 0 19 m s2 例3 2018 全国卷 22 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 类型2 实验
15、方法拓展 3 已知当地的重力加速度大小为g 9 80 m s2 L 30 0 cm L1 10 4 cm 乙的 反应时间为 s 结果保留2位有效数字 0 20 解析 将g 9 80 m s2 L 30 0 cm 0 300 m L1 10 4 cm 0 104 m 4 写出一条能提高测量结果准确程度的建议 多次测量取平均值 初始时 解析 建议 多次测量取平均值 初始时乙的手指尽可能接近尺子 乙的手指尽可能接近尺子 变式4 2018 广东省汕头市第二次模拟 某同学用图7 a 所示的实验装置测定重 力加速度 其中打点计时器的电源为交流电源 频率为50 Hz 打出纸带的一部 分如图 b 所示 相邻计
16、数点之间的时间间隔都为t 图7 1 本实验除带夹子的重物 纸带 铁架台 含铁夹 电磁打点计时器 导线及 开关外 在下列器材中 还必须使用的器材是 填器材前面的代号 A 交流电源 B 刻度尺 C 天平 含砝码 AB 解析 测定重力加速度 不需要测量物体的质量 则不需要天平 因为需要打 点计时器 则需要交流电源 需要刻度尺测量点迹间的距离 故选A B 2 若使用x1和x3两组数据来计算重力加速度 则表达式为g 3 已测得x1 6 60 cm x2 8 15 cm x3 9 72 cm 已知当地的重力加速度大小 约为9 8 m s2 由此可推算出所选纸带相邻计数点之间的时间间隔t s 实验测得的重力加速度为 m s2 0 04 解析 根据x3 x1 2gt2得 9 75
