实验1-研究匀变速直线运动

,实验一,研究匀变速直线运动,理要点,上页,下页,抓基础,研考向,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验1-研究匀变速直线运动,实验目的,用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律,实验原理,1,打点计时器,抓基础 双基夯实,作用,计时仪器，每隔,0.02 s打一次点,工作条件,电磁打点计时器：,6 V以下交流电源,电火花计时器：220 V交流电源,纸带上点,的意义,表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；,通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况,2.,利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法,(2),沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为,x,1,，,x,2,，,x,3,，,x,4,，,，若,x,x,2,x,1,x,3,x,2,x,4,x,3,，则说明物体在做匀变速直线运动，且,x,aT,2,.,抓基础 双基夯实,抓基础 双基夯实,3,速度、加速度的求解方法,“,平均速,度法,”,求,速度,“,逐差法,”,求加速度,抓基础 双基夯实,实验器材,电火花计时器,(,或电磁打点计时器,),，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片,“,图象法,”,求加速度,即由,“,平均速度法,”,求出多个点的速度，画出,v,t,图象，直线的斜率即表示加速度,实验步骤,1,把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路,2,把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行实验装置见下图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行,理要点 核心突破,理要点 核心突破,3,把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次,4,从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,，测量各计数点到,0,点的距离,x,，并记录填入表中,.,理要点 核心突破,位置编号,0,1,2,3,4,5,时间,t,/s,0,x,/m,0,v,/(m,s,1,),5.,计算出相邻的计数点之间的距离,x,1,、,x,2,、,x,3,、,.,6,利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点,1,、,2,、,3,、,4,、,5,的瞬时速度，填入上面的表格中,7,增减所挂钩码数，再做两次实验,数据处理及实验结论,1,由实验数据得出,v,t,图象,(1),根据表格中的,v,、,t,数据，在平面直角坐标,系中仔细描点，如图所示，对于每次实验，,描出的几个点都大致落在一条直线上,理要点 核心突破,(2),作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的,v,t,图象，它是一条倾斜的直线,2,由实验得出的,v,t,图象进一步得出小,车运动的速度随时间变化的规律有两,条途径进行分析：,(1),小车运动的,v,t,图象是一条倾斜的直,线，如图所示，当时间增加相同的值,t,，,速度也会增加相同的值,v,，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化,理要点 核心突破,(2),既然小车的,v,t,图象是一条倾斜的直线，那么,v,随,t,变化的函数关系式为,v,kt,b,，所以小车的速度随时间均匀变化,误差分析,1,根据纸带测量的位移有误差,2,电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等,3,纸带运动时打点不稳定引起测量误差,4,用作图法，作出的,v,t,图象并不是一条直线,5,木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度,理要点 核心突破,注意事项,理要点 核心突破,平行,纸带、细绳要和长木板平行,靠近,释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置,一先一后,实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带,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，小车与滑轮碰撞,减小误差,小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集,纸带选取,选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点,准确作图,在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧,理要点 核心突破,【,典例,1】,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,研考向 考点探究,考点一 实验原理与操作,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,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,x,1,、,x,2,、,x,3,、,.,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,50 Hz,交流电源,B,电压可调的直流电源,C,秒表,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,AD,答案,解析,试题,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,x,1,、,x,2,、,x,3,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,_,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,x,3,x,2,x,2,x,1,答案,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,1,1.,“,研究匀变速直线运动,”,的实验中，使用电磁打点计时器,(,所用交流电的频率为,50 Hz),，得到如图所示的纸带图,中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，,下列表述正确的是,(,),A,实验时应先放开纸带再接通电源,B,(,x,6,x,1,),等于,(,x,2,x,1,),的,6,倍,C,从纸带可求出计数点,B,对应的速率,D,相邻两个计数点间的时间间隔为,0.02 s,解析,试题,答案,C,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,研考向 考点探究,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,1,2.(2016,佛山模拟,),某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度,(1),电磁打点计时器是一种使用,_(,选填,“,交流,”,或,“,直流,”,),电源的计时仪器，它的工作电压是,4,6 V,，当电源的频率为,50 Hz,时，它每隔,_s,打一次点,(2),使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序应该是,(,),A,先接通电源，后释放纸带,B,先释放纸带，后接通电源,C,释放纸带的同时接通电源,D,哪个先，哪个后都可以,答案,A,研考向 考点探究,交流,0.02,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,(3),实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取,A,、,B,、,C,、,D,四个计数点，每两个点之间还有四个点未画出，用尺子测得相邻各点间的距离为,x,1,3.62 cm,，,x,2,4.75 cm,，,x,3,5.88 cm.,根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是,_(,请用文字描述,),；在计数点,C,所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是,_m/s,，小,车的加速度是,_m/s,2,.(,以上两空小数点后保留两位数字,),答案,研考向 考点探究,相邻相等时间内的位移差相等,0.53,1.13,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,1,3.,在,“,研究匀变速直线运动,”,的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有,_ _.,(,指出错误并改正，遗漏步骤可编上序号,G,、,H,、,),A,拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源,B,将打点计时器固定在平板上，并接好电源,C,把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面吊着适当重的钩码,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,见解析,答案,D,取下纸带,E,将平板无滑轮的一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动,F,将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔,将以上步骤完善后按合理顺序填写在横线上,_ _,研考向 考点探究,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,A,中应先接通电源，再放开纸带，,C,中应调整滑轮的高度，使细绳与平板平行，,D,中应先断开电源，使打点计时器停止工作再取下纸带，,E,属于多余步骤应补充：,G.,换上新纸带，重复操作两次,H.,断开电源，整理好器材正确合理的顺序应为,B,、,F,、,C,、,A,、,D,、,G,、,H.,B,、,F,、,C,、,A,、,D,、,G,、,H,答案,【,典例,2】,(2016,玉溪一中质检,),甲、乙两位同学利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动，打点计时器所用电源的频率为,50 Hz.,(1),实验后，甲同学选择了一条较为理想的纸带，测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示,.,研考向 考点探究,考点二 数据处理和误差分析,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,位置编号,0,1,2,3,4,5,时间,t,/s,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,速度,v,/(m,s,1,),0.42,0.67,0.92,1.16,1.42,1.67,分析表中数据，在误差允许的范围内，小车做,_,_,运动；由于此次实验的原始纸带没有保存，该同学想估算小车从位置,0,到位置,5,的位移，其估算方法如下：,x,(0.420.1,0.670.1,0.920.1,1.160.1,1.420.1)m,，那么，该同学得到的位移,_(,选填,“,大于,”“,等于,”,或,“,小于,”,),实际位移,(2),乙同学的纸带如图所示，按时间顺序取,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,七个计数点，每相邻的两计数点间都有四个点未画出用刻度尺量出,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,点到,0,点的距离如图所示,(,单位：,cm),由纸带数据计算可得计数点,3,所代表时刻的瞬时速度大小,v,3,_ m/s,，小车的加速度大小,a,_ m/s,2,.,答案,研考向 考点探究,匀变速直线,小于,0.33,0.76,(,匀加速直线,),考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,(1),由表中数据可得出相等时间内小车速度增加量近似相等，故小车做匀加速直线运动因小车做匀加速直线运动，位置,0,1,内的实际位移应该大于,0.420.1 m,，依此类推，从位置,0,到位置,5,的实际位移大于该同学计算所得的结果，故该同学得到的位移小于实际位移,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,2,1.,某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率,f,50 Hz.,在纸带上打出的点中选出零点，每隔,4,个点取,1,个计数点因保存不当，纸带被污染，如图所示，,A,、,B,、,C,、,D,是依次排列的,4,个计数点，仅能读出其中,3,个计数点到零点的距离：,s,A,16.6 mm,、,s,B,126.5 mm,、,s,D,624.5 mm.,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,若无法再做实验，可由以上信息推知：,(1),相邻两计数点的时间间隔为,_s,；,(2),打,C,点时物体的速度大小为,_m/s,；,(,取两位有效数字,),(3),物体的加速度大小为,_,(,用,s,A,、,s,B,、,s,D,和,f,表示,),研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,答案,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,2,2.,如图甲是,“,研究匀变速直线运动,”,实验中获得的一条纸带，,O,、,A,、,B,、,C,、,D,和,E,为纸带上六个计数点加速度大小用,a,表示,研考向 考点探究,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,(1),OD,间的距离为,_ cm.,(2),如图乙是根据实验数据绘出的,x,t,2,图线,(,x,为各计数点至同,一起点的距离,),，斜率表示,_,，其大小为,_,_m/s,2,.(,保留三位有效数字,),答案,研考向 考点探究,1.20(1.181.22之间均可),(0.4640.470之间均可),0.467,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,2,3.(2016,海口模拟,),如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔,T,0.1 s.,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,(1),在如图乙所示的坐标系中作出小车的,v,t,图线,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,(2),将图线延长与纵轴相交，,交点的速度大小是,_,_cm/s,，,此速度的物理意义是,_,_,(3),小车的加速度大小是,_,答案,(11.20,11.40,之间均可,),11.30,表示,A,0.5 m/s,2,点的瞬时速度,图见解析,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,研考向 考点探究,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,考点三 实验创新,设计,解析,试题,高考考情演变,装置,时代,化,研考向 考点探究,考点三 实验创新设计,考点一 实验原理,与操作,考点三 实验创新,设计,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,解析,试题,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,解析,试题,【,典例,3】,利用如图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至光电门乙所用的时间,t,.,改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离,x,，记下相应的,t,值所得数据如表所示,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,解析,试题,x,/m,0.500,0.600,0.700,0.800,0.900,0.950,t,/ms,292.9,371.5,452.3,552.8,673.8,776.4,1.71,1.62,1.55,1.45,1.34,1.22,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,解析,试题,完成下列填空和作图：,(1),若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小,a,、滑块经过光电门乙时的瞬时速度,v,、测量值,x,和,t,四个物理量之间,所满足的关系式是,_,考点三 实验创新,设计,答案,2.0(1.82.2均正确),考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,3,1. (2014,高考大纲全国卷,),现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是,10 Hz,；通过斜面上固定的刻度尺读取的,5,个连续影像间的距离依次为,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,.,已知斜面顶端的高度,h,和斜面的长度,s,.,数据如下表所示重力加速度大小,g,9.80 m/s,2,.,解析,试题,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,单位：,cm,根据表中数据，完成下列填空：,(1),物块的加速度,a,_m/s,2,.(,保留三位有效数字,),(2),因为,_,_,，可知斜面是粗糙的,答案,研考向 考点探究,x,1,x,2,x,3,x,4,h,s,10.76,15.05,19.34,23.65,48.00,80.00,4.30,小于物块沿光滑斜面下滑的加速度,),考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,答案,研考向 考点探究,解析,试题,9.72,9.84,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,3,3.,在暗室中用如图所示装置做,“,测定重力加速度,”,的实验实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪具体实验步骤如下：,研考向 考点探究,解析,试题,考点三 实验创新,设计,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下,用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴,用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度,采集数据进行处理,(1),实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是,_,_,(2),实验中观察到水滴,“,固定不动,”,时的闪光频率为,30 Hz,，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图所示，根据数据测得当地重力加速度,g,_m/s,2,；第,8,个水滴此时的速度,v,8,_m/s.(,结果都保留三位有效数字,),研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,(3),该实验存在的系统误差可能有,(,答出一条即可,),：,_.,研考向 考点探究,考点三 实验创新,设计,答案,见解析,解析,试题,考点一 实验原理,与操作,考点二 数据处理,和误差分析,