新课标高考物理一轮复习 第一章 运动的描述匀变速直线运动的研究 实验一 研究匀变速直线运动试题Word文档下载推荐.docx

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一、数据处理

1．利用逐差法求平均加速度

a1＝，a2＝，a3＝，

a＝.

2．利用平均速度求瞬时速度

vn＝＝.

3．利用速度－时间图象求加速度：

作出速度－时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度．

二、注意事项

1．平行：

纸带、细线要和木板平行．

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，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．

4．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，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．

5．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），仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线．

三、误差分析

1．使用刻度尺测计数点的距离时有误差．

2．作v－t图象时出现作图误差．

3．电源频率不稳定，造成打点的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变化造成误差．

　对实验原理和操作的考查

　某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．

实验步骤如下：

A．安装好实验器材；

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晰的纸带，从便于测量的点开始，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….

结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：

（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有________．（填选项代号）

A．电压合适的50Hz交流电源

B．电压可调的直流电源

C．秒表　D．刻度尺　E．天平　F．重锤　G．弹簧测力计

（2）如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是__________________________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是________．　

（3）如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为：

________．

[答案]　

（1）AD　

（2）x3－x2＝x2－x1　

（3）a＝

（1）两种打点计时器的不同

①电磁打点计时器使用6V以下低压50Hz交流电源，用振针打点，每隔0.02s打一次点．

②电火花计时器使用220V　50Hz交流电源，电火花打点，每隔0.02s打一次点．

（2）匀变速直线运动的判断：

连续相等时间内的位移之差为恒量，即x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝恒量，物体做匀变速直线运动．　

　对实验数据处理和误差分析的考查

　在做“研究匀变速直线运动”的实验中：

（1）实验室提供了以下器材：

打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是__________________．

（2）如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.

下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度．

位置

B

C

D

E

F

速度（m·

s－1）

0.737

0.801

0.994

（3）以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度－时间关系图线．

（4）根据你画出的小车的速度－时间关系图线计算出的小车的加速度a＝________m/s2.

（5）如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________．（选填“大”或“小”）

[解析]　

（1）本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计．

（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：

vD＝＝＝0.864m/s

同理可得vE＝0.928m/s.

（3）小车的速度－时间关系图线如图所示．

（4）小车的加速度

a＝＝m/s2＝0.63m/s2.

（5）当交变电流的频率f＝49Hz时，实际周期大于0.02s，根据运动学公式Δx＝aT2得，测量的加速度值与实际值相比是偏大的．

[答案]　见解析

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于教材，考查对实验原理、方法的迁移应用能力，体现开放性、探究性等特点．

对本实验的创新迁移可能从以下角度进行：

1．用气垫导轨代替长木板；

2．用频闪照相的方法或光电计时器代替打点计时器；

3．小车在长木板上的运动改为重物的自由下落．

虽然创设了新的情景，但是计算方法依然万变不离其宗，仍用逐差法计算加速度，平均速度法求解瞬时速度．

　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，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以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擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2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P点悬有一铅锤．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分别为1.0×

10－2s和4.0×

10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．

（1）滑块的宽度d＝________cm.

（2）滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.（结果保留两位有效数字）．

（3）由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．

[解析]　

（1）d＝10mm＋0.05mm×

2＝10.10mm＝1.010cm.

（2）v1＝＝m/s≈1.0m/s，

v2＝＝m/s≈2.5m/s.

（3）v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．

[答案]　

（1）1.010　

（2）1.0　2.5　（3）平均速度　滑块

本实验用光电计时器代替打点计时器来测量速度和加速度，是对原有实验条件、实验器材的迁移和改进，不脱离教材而又不拘泥于教材，仍属于纸带问题的延伸．　

1．小张同学想研究一遥控电动车的运动情况，他找来一个塑料瓶，设计了一个如图甲所示的装置，瓶内装上墨水，通过调节开关使墨水缓慢滴下，然后将这个装置固定在车的尾部，如图乙所示．使车从静止开始在足够大的水平地面上沿直线前进，然后他在离出发点不远处，选择墨水滴间距离较大处的一个点为起点，用卷尺依次测量这个点后面的10个点到这个点的距离，并记录在下面的表格中．

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

距离（m）

0.422

1.546

3.076

4.890

6.813

8.713

10.645

12.571

14.483

16.429

（1）小张制作的装置相当于物理实验室中的________（填仪器名称）．

（2）通过表中数据，你认为小车在所记录的这段时间内的运动情况是________________________________________________________________________．

（3）要测量小车做匀速运动时的速度，小张同学还需要知道的物理量是________，他还需要的测量工具是________，测量方法是________________________________________．

解析：

（1）小张制作的装置相当于打点计时器．

（2）相邻两点间的距离如表所示．

s1

s2

s3

s4

s5

s6

s7

s8

s9

s10

1.124

1.530

1.814

1.923

1.900

1.932

1.926

1.912

1.946

可以看出，开始时相邻两点间的距离是逐渐变大的，后面两点间的距离基本上保持不变，说明开始时小车先做加速运动，后做匀速运动．再进一步分析做加速运动时加速度的变化，相邻两点间距离的差值如表所示．

s2－s1

s3－s2

s4－s3

s5－s4

s6－s5

s7－s6

s8－s7

s9－s8

s10－s9

距离差（m）

0.702

0.406

0.284

0.109

－0.023

0.032

－0.006

－0.014

0.034

可以看出，刚开始时相邻两点间距离差在逐渐变小，说明小车的加速度在逐渐减小，所以小车先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动．

（3）要测量小车做匀速运动时的速度，还必须知道相邻两墨水滴滴下的时间间隔T，要测量时间间隔需要用秒表．测量方法是从某滴开始下落时开始计时，并计数为1，数到第n滴开始下落时停止计时，则时间间隔T＝，注意n不可太小，一般取30滴以上．

答案：

（1）打点计时器　

（2）先做加速度变小的加速运动，后做匀速运动　（3）相邻两墨水滴滴下的时间间隔T　秒表　从某滴开始下落时开始计时，并计数为1，数到第n滴开始下落时停止计时，则时间间隔T＝

2．某同学用如图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，然后每隔4个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图乙所示．

该同学用两种方法处理数据（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；

方法B：

由g1＝，g2＝，g3＝，取平均值g＝8.673m/s2.

从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6