版新一线高考物理人教版一轮复习教学案第1章 实验1 研究匀变速直线运动 含答案Word文档下载推荐.docx
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若vt图象是一条倾斜的直线,则说明物体的速度随时间均匀变化,即做匀变速直线运动。
3.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、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、复写纸片。
4.实验步骤
(1)把带有滑轮的长木板平放在实验桌上(如图所示)。
(2)把打点计时器固定在长木板的一端,将纸带穿过打点计时器限位孔。
(3)将小车停在靠近打点计时器的位置,用细绳一端连小车,另一端挂上适当的钩码。
(4)先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动打点,小车停止运动后立即关闭电源。
(5)换上新的纸带,重复实验两次。
5.数据处理
(1)计算速度
根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,求各计数点瞬时速度:
vA=,vB=,vC=等。
(2)作vt图象
建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,根据数据描点。
画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点舍去。
(3)计算加速度
方法一:
根据a=,先求出各点的速度,作出vt图象,计算图线的斜率即加速度。
方法二:
根据a=,将纸带数据分成时间相等的两大段,设图中相邻计数点的时间间隔是T,则a=。
6.注意事项
(1)使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。
(2)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
(3)先接通电源,计时器工作稳定后,再释放小车,当小车停止运动时及时断开电源。
(4)实验时要防止钩码落地,小车与滑轮碰撞。
(5)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。
(6)在画图象时,注意坐标轴单位长度的选取,使图象分布在坐标平面的大部分面积上。
使图象中的点尽量均匀分布在图线两侧。
考点一|实验原理与操作
1.打点计时器要求:
电磁打点计时器用“4~6V,50Hz”交流电源,电火花计时器用“220V,50Hz”交流电源。
2.本实验操作顺序提示:
木板—计时器—小车—通电—断电。
3.考查操作的热点问题是:
先通电再放小车,先断电再取纸带。
1.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。
某同学做此实验时的步骤如下:
A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源;
B.将打点计时器固定在长木板上,并接好电路;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的钩码;
D.小车停止运动后,直接取下纸带;
E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
F.换上新纸带,再重复操作两次,然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。
其中错误或遗漏的步骤有:
(1)__________________________________________________;
(2)__________________________________________________。
将以上步骤完善后,其合理的顺序为____________________
_____________________________________________________。
解析:
实验过程中应先接通电源,再放开纸带;
取纸带前应先断开电源,所以错误的步骤是A、D。
该实验步骤中合理的顺序为BECADF。
答案:
(1)A中应先接通电源,再放开纸带
(2)D中取纸带前应先断开电源 BECADF
2.某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。
甲 乙
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,请完成下列问题:
(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,在下列的仪器和器材中,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
H.滑动变阻器
(2)如果小车做匀加速直线运动,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________。
(1)由实验原理及打点计时器使用方法知,必须使用的有电压合适的50Hz交流电源,即A;
刻度尺用于测量纸带上计数点间的距离,即D。
(2)因小车做匀加速直线运动,所以x3-x2=x2-x1,即2x2=x1+x3。
c点是bd段的时间中点,则打c点小车的速度等于该段的平均速度,vc=。
(1)AD
(2)x3-x2=x2-x1(或2x2=x1+x3)
考点二|数据处理及误差分析
1.计算时应注意的问题
(1)时间间隔:
“相邻两个计数点间有4个点”或“每5个点取1个计数点”的含义:
相邻计数点间的时间间隔为0.1s。
(2)单位换算:
本实验长度测量数据一般是“厘米”,要换算成“米”。
(3)有效数字:
按有效数字的要求取计算结果。
2.减小实验误差的措施
(1)舍弃点密集部分,适当选取计数点。
(2)多测几组数据,用尽量多的数据计算。
(3)将纸带分成等时的两大段处理,与逐差法取平均值结果相同。
(4)作vt图象时,要适当选取坐标轴的单位长度,使图象分布在坐标平面尽量大的面积上。
1.某同学利用图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
甲
(1)实验中,必需的措施是________。
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,打出的部分计数点如图乙所示(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2位有效数字)
乙
(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时,为顺利完成实验,保证实验效果,细线与长木板要平行,否则小车受力会发生变化,选项A正确;
为打的点尽量多些,需先接通电源,再释放小车,选项B正确;
本题中只要保证小车做匀变速运动即可,无须保证小车质量远大于钩码的质量,选项C错误;
同理,小车与长木板间可以有不变的摩擦力,无须平衡摩擦力,选项D错误。
故必需的措施是A、B选项。
(2)由s4-s1=3aT2、s5-s2=3aT2、s6-s3=3aT2知加速度a==0.80m/s2
打B点时小车的速度vB==0.40m/s。
(1)AB
(2)0.80 0.40
2.(2019·
邯郸模拟)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再依次选6个点作为计数点,分别标以A、B、C、D、E和F,如图甲所示。
甲 乙
(1)由实际的纸带测得C、D两点相距2.70cm,D、E两点相距2.90cm,则在打D点时小车的速度是________m/s。
(2)该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在vt坐标系中描好点,请在图乙中作出小车的vt图象,并求出小车的加速度a=________m/s2。
(1)vD==1.4m/s。
(2)vt图象如图所示。
由图象的斜率知a==5m/s2。
(1)1.4
(2)如图所示 5
3.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。
他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表:
速度/(m·
s-1)
0.122
0.164
0.205
0.250
0.289
对应点
B
C
D
E
F
(1)计算vF的公式为vF=________(用已知量字母表示)。
(2)根据表中记录的数据,以A点对应的时刻为t=0,可作出vt图象,并求物体的加速度a=________m/s2。
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(1)每相邻两个计数点间还有4个点,故相邻的计数点之间的时间间隔为t=5T=0.1s。
利用匀变速直线运动的推论得vF==。
(2)作出vt图象(图象略),根据图线斜率可解得a=≈0.42m/s2。
(3)如果在某次实验中,交流电的频率为51Hz>
50Hz,则实际打点周期变小,由Δx=at2得,加速度的测量值与实际值相比偏小。
(1)
(2)0.42 (3)偏小
考点三|实验拓展与创新
高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,即所谓情境新而知识旧。
因此做实验题应注重迁移创新能力的培养,用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。
常见创新视角
实验器材的替代
(1)光电门与计时器相连可以测出物块通过光电门的时间Δt,由于Δt很短,从而可用v=求出物块通过光电门的瞬时速度
(2)两光电门同时与计时器相连,可测出物块在两光电门间运动的时间
获得加速度的方法改进
增大长木板倾斜角或在斜面上完成实验,利用重力获得加速度,如图甲、乙所示
数据处理的创新
(1)利用物块分别经过两个光电门的时间Δt1和Δt2,确定物块经过它们的速度,v1=,v2=,利用v2-v1=at即可求加速度a的大小
(2)利用=v0+at,做出t图线,可由k=确定加速度a的大小
1.一个同学在研究小球自由落体运动时,用闪频照相连续记录下小球的位置如图所示,已知闪光周期为s,测得x1=7.68cm,x3=12.00cm,通过计算可得小球运动的加速度是________m/s2,图中x2是________cm。
(结果保留3位有效数字)
根据逐差法可得a=,a=,相加可得a==9.72m/s2,根据a=