高考物理一轮总复习 专题一 实验一 研究匀变速直线运动课件 新人教版.ppt

实验一 研究匀变速直线运动 实验准备实验目的 1 练习使用打点计时器 学会用纸带上的点来分析物体的 运动 2 掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法 s aT2 3 测定匀变速直线运动的加速度 实验器材 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 电源 复写纸片 毫米刻度尺 实验过程 实验步骤 打点计时器 滑轮 1 把附有 的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 将 固定在长木板上没有 的一端 连接好电路 小车 2 把一条细绳拴在 上 细绳跨过滑轮 下边挂上合适的 把纸带穿过 并将它的一端固定在 的后面 实验装置如图S1 1所示 放手后 看小车能否在木板上平稳地匀速滑行 图S1 1 滑轮 小车 钩码 打点计时器 3 把小车停在靠近 处 先 再 以便打点计时器在纸带上打下一系列的点 换 上新纸带 重复三次 打点计时器 接通电源 释放小车 4 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 从便于测量的地方开始确定计数点 然后每隔 取一个计数点 这样做的好处是相邻计数点间的时间间隔T s 如图S1 2所示 正确使用 测量每相邻两计数点间的距离 并填入设计的表格中 图S1 2 四个点 0 1 毫米刻度尺 5 应用做匀变速直线运动的物体某一段时间内的 等于这段时间内中间时刻的 求得各计数点对应时刻的瞬时速度 6 增减所挂的钩码数 再做两次实验 平均速度 瞬时速度 数据处理 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S1 3可以看到 描出的几个点都大致落在一条直线上 图S1 3 2 作一条直线 使同一次实验得到的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 3 由实验得出的v t图象进一步分析得出小车运动的速度 随时间变化的规律 分析v t图象的特点可得出 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线 如图S1 4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 关系式为vt at v0 图S1 4 实验分析误差分析 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 用作图法作出的v t图象并不是一条直线 4 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 基础检测 2014年广东十校联考 如图S1 5甲所示为用打点计时器记录小车运动情况的装置 开始时小车在水平玻璃板上匀速运动 后来在薄布面上做匀减速运动 所打出的纸带如图乙所示 附有刻度尺 纸带上相邻两点对应的时间间隔为0 02s 甲 乙 图S1 5 从纸带上记录的点迹情况可知 A E两点迹之间的距离为 cm 小车在玻璃板上做匀速运动的速度大小为 m s 小车在布面上运动的加速度大小为 m s2 小数点后面保留两位数字 答案 7 200 905 00 考点1打点计时器的使用 重点归纳 1 两种打点计时器的比较 2 练习使用打点计时器常考内容归纳 1 打点计时器是计时仪器 2 物体运动前 应注意使物体停在靠近打点计时器的位 置 3 使用打点计时器打点时 应先接通电源 待打点计时器 打点稳定后 再释放连接纸带的物体 4 使用电火花打点计时器时 应把纸带正确穿好 墨粉纸盘位于纸带上方 使用电磁打点计时器时 应让纸带穿过限位孔 压在复写纸下面 5 打点计时器不能连续工作太长时间 纸带拉出后应立即 关闭电源 考点练透 A 直接接220V交流电源B 在拉动纸带前一小段时间接通电源C 在拉动纸带后的瞬间接通电源D 纸带拉出后应立即关闭电源答案 AC 2 当纸带与运动物体连接时 打点计时器在纸带上打出点 A 点痕记录了物体运动的时间B 点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C 点在纸带上的分布情况 反映了物体的质量和形状D 纸带上点痕的分布情况 反映物体的运动情况解析 打点计时器打下的相邻两个计时点间的时间间隔为0 02s A正确 相邻两个计时点间的距离就是运动的物体在这0 02s内通过的位移 间隔长度的变化情况即可反映出物体的运动情况 D正确 纸带上每一个点的位置 对应于一个运动的物体的位置 点痕记录了物体在不同时刻的位置 B正确 答案 C 考点2求物体的加速度和瞬时速度 重点归纳1 求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v 应用做匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度等于该段时间 中间时刻的瞬时速度 如图S1 6所示vn xn xn 1 2T 图S1 6 9T2 m n T2 2 求被测物体的加速度有三种方法方法一 逐差法 从纸带上得到六个相邻相等时间内 的位移 则a s4 s5 s6 s1 s2 s3 方法二 利用任意两段计数点间的位移求加速度 即a sm sn 最后取平均值 方法三 利用v t图象求加速度 求出A B C D E F各点的瞬时速度 画出如图S1 7所示的v t图象 图线的斜率就是物体的加速度a 图S1 7 典例剖析 例1 2015年贵州模拟 如图S1 8所示 将电磁打点计时器固定在铁架台上 使质量m 50g的重锤带动纸带由静止开始自由下落 利用此装置可以测量重力加速度 图S1 8 图S1 9 以下是该同学的实验操作和计算过程 请完成以下内容 1 以下操作正确的是 A 在进行实验时 应先释放纸带 再接通电源B 打点计时器应接在220V的交流挡上 C 释放纸带时 应将重锤的一端尽量靠近打点计时器 以便打出更多的点进行研究 D 实验中 应该让纸带保持竖直状态 以减小实验过程 中的误差 2 取下纸带 取其中的一段 标出计数点如图S1 9所示 测出计数点间的距离分别为x1 2 60cm x2 4 14cm x3 5 69cm x4 7 22cm x5 8 75cm x6 10 29cm 已知打点计时器的频率为f 50Hz 则重锤运动的加速度计算式为a f2 代入数据 可得加速度a m s2 计算结果保留三位有效数字 解析 1 在使用打点计时器的实验中 电磁打点计时器的电源为低压交流电源 电火花计时器的电源为220V的交流电源 故B错 进行实验时 要先接通电源 再释放纸带 故A错 释放纸带前 应使重物尽量靠近打点计时器 使纸带得到充分利用 C正确 纸带竖直可以减小摩擦 D正确 备考策略 在进行纸带数据的计算时 应注意以下几点 1 弄清纸带中已知的是计时点还是计数点 若是计数点 则明确相邻计数点间的时间间隔是多少 2 弄清题中已知的距离是相邻计数点间的距离还是每个计数点到第一个计数点间的距离 若是后者应换算成相邻计数点间的距离 3 计算时注意将单位转化为国际单位制单位 考点练透 3 1 某同学要进行探究匀变速直线运动规律的实验 请 线上 填编号 打点计时器 天平 低压交流电源 低压直流电源 细绳和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺 2 把纸带的下端固定在重物上 上端用手提着 纸带穿过打点计时器 接通电源后释放纸带 重物便拉着纸带下落 纸带上打出一系列点 其中有一段如图S1 10所示 则纸带的 填 左端 或 右端 与重物相连 图S1 10 3 若电源的频率为50Hz 处理实验数据时 每隔四个计时点取一个计数点 则每两个计数点间的时间间隔应为 s 图S1 10所示是用打点计时器测定匀变速直线运动规律时打出的一条纸带 A B C D E为纸带上所取的计数点 则vB m s a m s2 计算结果保留两位有效数字 4 如果在测定匀变速直线运动的加速度时 实验者不知道工作电压的频率小于50Hz 这样计算出的加速度值与真实值相比是 填 偏大 偏小 或 不变 的 4 因由 x aT2计算加速度时 用的T比实际的T小 故计算出的加速度比真实值偏大 答案 1 2 左端 3 0 1 0 26 0 40 4 偏大 4 2016年山东临邑一中月考 利用如图S1 11所示的装置可以测量滑块与固定在地面上的斜面间的动摩擦因数 在倾角为 30 的斜面上安装有两个光电门 其中光电门甲固定在斜面上 光电门乙的位置可以变化 当一个带有遮光片的滑块自斜面上匀加速滑下时 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乙所用的时间t 改变光电门乙的位置进行多次测量 每次都使滑块从同一点由静止开始滑下 并用米尺测量甲 乙光电门之间的距离x 记下相应的x和t值 所得数据见下表 图S1 11 1 滑块每次都从同一点由静止开始下滑 设经过光电门甲处的速度为v0 下滑的加速度为a 则v0 a x t四个物理量之间满足的关系式是 出 t图线 3 由 2 中所画出的 t图象 得出滑块加速度大小为a 2 根据表中给出的数据 在如图S1 12所示的坐标纸上画 图S1 12 m s2 滑块与斜面间的动摩擦因数 g取10m s2 两空结果均保留三位有效数字 答案 1 x v0t 2 如图D2所示 3 1 000 462图D2 考点3实验操作与注意事项 典例剖析 例2 2014年广东梅州质检 某同学用如图S1 13所示的装 置来测量当地重力加速度 图S1 13 1 下列有关操作的叙述正确的是 A 安装打点计时器时要注意让上下限位孔在同一竖直线上B 将打点计时器与直流低压电源连接C 应选择密度大 体积小的重物 释放纸带时让重物靠近打点计时器D 应先释放纸带 然后接通电源 2 实验得到一条纸带 测得各点之间的距离如图S1 14所示 已知电源频率为50Hz 则纸带中相邻两点间的时间间隔是 s 从该纸带可知 重物的加速度大小a m s2 计算结果保留三位有效数字 图S1 14 3 请写出本实验产生误差的两个主要原因 解析 1 B中应接低压交流电源 D中应先接通电源再放 9 63m s2 3 纸带与限位孔的摩擦 空气阻力的影响 测量误差 以上三点答对两点即可 答案 1 AC 2 0 02 9 63 3 纸带与限位孔的摩擦 测量误差备考策略 实验操作是近几年来高考常考的内容 一般以填空的形式出现 具体内容参考 实验步骤 但要理解为什么要这样操作 不能死记硬背 考点练透 5 2014年广东肇期末统测 研究小车匀加速直线运动的实验装置如图S1 15甲所示 其中斜面倾角 可调 打点计时器的工作频率为50Hz 纸带上计数点的间距如图乙所示 其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出 甲 乙 图S1 15 1 某同学的部分实验步骤如下 A 测量完毕 关闭电源 取出纸带 B 接通电源 待打点计时器工作稳定后放开小车 C 将小车停靠在打点计时器附近 小车尾部与纸带相连D 把打点计时器固定在平板上 让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是 填字母代号即可 2 图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T s 3 计数点6对应的瞬时速度大小计算式为v6 用题中字母表示 4 为了充分利用记录数据 减小误差 小车加速度大小的计算式应为a 6 2016年山西晋城二中月考 某同学利用图示实验装置 研究匀变速直线运动 1 该同学开始实验时情形如图S1 16甲所示 释放纸带后 的地方 2 该同学经修改错误并正确操作后 选出一条点迹比较清晰的纸带 舍去开始密集的点迹 从便于测量的点开始 每两 个打点间隔取一个计数点 将刻度尺的0刻线与0计数点对齐 测量1 2 3 6到0的距离 分别记作x1 x2 x3 x6 如图乙 则x2 cm x5 cm 甲 乙 丙 图S1 16 3 该同学在图丙中已标出1 3 4 6计数点对应的坐标点 请你在该图中标出与2 5两计数点对应的坐标点 并画出 xt t图象 m s 小车运动的加速度a m s2 计算结果保留两位有效数字 答案 1 先接通电源后释放纸带 打点计时器应接交流而不是直流 2 3 0013 20 3 如图D3所示 图D3 4 0 184 8