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.docx

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.docx

《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.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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

实验一　研究匀变速直线运动

1．实验目的

（1）练习正确使用打点计时器，学会利用打上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（Δx＝aT2）。

（3）测定匀变速直线运动的加速度。

2．实验原理

（1）打点计时器

①作用：

计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔0.02s打一次点。

②工作条件

③处理纸带数据时区分计时点和计数点：

计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。

计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1s。

（2）匀变速直线运动的判断

①沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。

②利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的vt图象。

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________。

解析：

（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＝。

答案：

（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

解析：

（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。

答案：

（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。

解析：

（1）vD＝＝1.4m/s。

（2）vt图象如图所示。

由图象的斜率知a＝＝5m/s2。

答案：

（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”）。

解析：

（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。

答案：

（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

甲　　　　　　　　　　　　乙

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）

解析：

根据逐差法可得a＝，a＝，相加可得a＝＝9.72m/s2，根据a＝