《2019高考物理一輪復習 第一章 運動的描述 勻變速直線運動的研究 第3講 研究勻變速直線運動學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019高考物理一輪復習 第一章 運動的描述 勻變速直線運動的研究 第3講 研究勻變速直線運動學案（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第3講　研究勻變速直線運動 [學生用書P11] 一、實驗目的 1．練習正確使用打點計時器． 2．會利用紙帶求勻變速直線運動的瞬時速度、加速度． 3．會利用紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，并能畫出小車運動的v－t圖象，根據(jù)圖象求加速度． 二、實驗原理 從紙帶上確定計數(shù)點和兩計數(shù)點間隔的時間，量出相鄰計數(shù)點間的距離，利用平均速度求出瞬時速度；計算相鄰計數(shù)點距離之差，看其是否是一個常數(shù)來確定運動性質． 三、實驗器材 電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細線、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片． 四、實驗步驟 1．按照實驗原理圖，把打點

2、計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源． 2．把一細線系在小車上，細線繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面． 3．把小車?？吭诖螯c計時器處，接通電源，放開小車． 4．小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶． 5．換紙帶反復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析． 　對實驗原理和操作的考查[學生用書P12] 1．勻變速直線運動的判斷 (1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，則說明物體在做勻變速直線運動，且Δx＝aT2. (2)利用“平均速度法”確定多個點的瞬

3、時速度，作出物體運動的v－t圖象．若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動． 2．注意事項 (1)平行：紙帶、細線要和木板平行． (2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶． (3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞． (4)減小誤差：小車的加速度要適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜． (5)準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏，而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折

4、線，應作一條直線． 【典題例析】 　某同學用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動． 實驗步驟如下： A．安裝好實驗器材； B．讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復幾次，選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數(shù)點，如圖乙中a、b、c、d等點； C．測出x1、x2、x3…. 結合上述實驗步驟，請你繼續(xù)完成下列任務： (1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導線及開關外，在下列儀器和器材中，必須使用的有________．(填選項代號) A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調

5、的直流電源 C．秒表 D．刻度尺　E．天平　F．重錘　G．彈簧測力計 (2)如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關系是__________________________，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是________．　 (3)如果小車做勻加速直線運動，測出前六段相等時間內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則小車的加速度a的表達式為：________． [答案]　(1)AD　(2)x3－x2＝x2－x1　 (3)a＝ 　1.(2017·高考全國卷Ⅱ)某同學研究在固定斜面上運動物

6、體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器． 實驗步驟如下： ①如圖(a)，將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢茫罨瑝K從斜面上方由靜止開始下滑； ②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度[如圖(b)所示]，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②、③； ⑤多次重復步驟④； ⑥利用實驗中得

7、到的數(shù)據(jù)作出－Δt圖，如圖(c)所示． 完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和Δt的關系式為＝________________． (2)由圖(c)可求得，vA＝________cm/s，a＝________cm/s2.(結果保留3位有效數(shù)字) 解析：(1)由于滑塊做勻變速運動，在擋光片通過光電門的過程中，由運動學公式得：Δt＝vAΔt＋a(Δt)2，則＝vA＋aΔt. (2)由＝vA＋aΔt結合題圖(c)可知，圖線與縱軸的交點的縱坐標即為vA，將圖線延長與縱軸相交，得vA＝52.1 cm/s，圖線的

8、斜率等于a，即a＝ cm/s2，求得a＝16.3 cm/s2. 答案：(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.3 　對實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查[學生用書P13] 1．求速度的方法：根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度vn＝. 2．求加速度的兩種方法 (1)逐差法：即根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值 a＝＝× ＝，即為物體的加速度． (2)圖象法：以打某計數(shù)點時為計時起點，利用vn＝求出打各點時的瞬時速度，描點得v－t圖象，圖象的斜率即

9、為物體做勻變速直線運動的加速度． 3．誤差分析 (1)紙帶運動時摩擦不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時紙帶、細繩要與長木板平行，同時選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率． (2)選擇一條點跡清晰的紙帶，為減小誤差舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點． (3)紙帶上計數(shù)點間距測量有偶然誤差，故要多測幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差． (4)用作圖法作出的v－t圖象并不是一條直線．為此在描點時最好在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏，而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應作一條直線，讓各點盡量落到這條曲線上，落不到曲線上的各點應均勻分布在曲線的兩側． 【典題例析】

10、　在做“研究勻變速直線運動”的實驗中： (1)實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源、復寫紙、彈簧測力計．其中在本實驗中不需要的器材是__________________． (2)如圖所示，是某同學由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02 s，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm. 下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在

11、表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度． 位置 B C D E F 速度(m·s－1) 0.737 0.801 0.994 (3)以A點為計時起點，在坐標圖中畫出小車的速度－時間關系圖線． (4)根據(jù)你畫出的小車的速度－時間關系圖線計算出的小車的加速度a＝________m/s2. (5)如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f＝49 Hz，而做實驗的同學并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏________．(選填“大”或“小”) [解析]　(1)本實驗中不需要測量力的大小，因此不需要的器材是彈簧測力計． (2)根據(jù)勻變速直線

12、運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度知： vD＝＝＝0.864 m/s 同理可得vE＝0.928 m/s. (3)小車的速度－時間關系圖線如圖所示． (4)小車的加速度 a＝＝ m/s2≈0.63 m/s2. (5)當交變電流的頻率f＝49 Hz時，實際周期大于0.02 s，根據(jù)運動學公式Δx＝aT2得，測量的加速度值與實際值相比是偏大的． [答案]　見解析 　2.某同學使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度(圖1)．在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，若再次擋光，計時器將重新開始計時．實驗中該同學將鋼條豎直置于

13、一定高度(下端A高于光控開關)，由靜止釋放，測得先后兩段擋光時間t1和t2. (1)用游標卡尺測量AB、AC的長度，其中AB的長度如圖2所示，其值為________mm. 　 (2)該同學利用AB＝及AC＝，求出AB、AC，再利用測量的時間t1和t2，可得到重力加速度的表達式為____________________(用AB，AC及給出的時間表示)；若狹縫寬度不能忽略，則測量值比真實值________(“偏大”或“偏小”)． 解析：(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為74 mm，游標尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標尺讀數(shù)為0.1×3 mm＝0.3 mm，所以最終讀數(shù)為：74 mm

14、＋0.3 mm＝74.3 mm. (2)該同學利用AB＝，AC＝，根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度表示鋼條運動的中間時刻瞬時速度，重力加速度為g＝＝.若狹縫寬度不能忽略，A到C的實際時間大于t1＋t2.所以測量得到的重力加速度值比其真實值偏大． 答案：(1)74.3　(2)g＝　偏大 　創(chuàng)新實驗[學生用書P14] 　以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥于教材，考查對實驗原理、方法的遷移應用能力，體現(xiàn)開放性、探究性等特點． 對本實驗的創(chuàng)新遷移可以從以下角度進行： 1．用氣墊導軌代替長木板； 2．用頻閃照相的方法或光電計時器代替打點計時器；

15、 3．小車在長木板上的運動改為重物的自由下落． 雖然創(chuàng)設了新的情景，但是計算方法依然萬變不離其宗，仍用逐差法計算加速度，平均速度法求解瞬時速度． 【典題例析】 　光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時間記錄下來．現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘．實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下

16、，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0×10－2 s和4.0×10－3 s．用精度為0.05 mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示． (1)滑塊的寬度d＝________cm. (2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s.(結果保留兩位有效數(shù)字)． (3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質上是通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將________的寬度減小一些． [解析]　(1)d＝10 mm＋0.05 mm×2＝10.10

17、mm＝1.010 cm. (2)v1＝＝ m/s≈1.0 m/s， v2＝＝ m/s≈2.5 m/s. (3)v1、v2實質上是滑塊通過光電門1和2時的平均速度，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將滑塊的寬度減小一些． [答案]　(1)1.010　(2)1.0　2.5　(3)平均速度　滑塊 　3.在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度”的實驗．實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀．具體實驗步驟如下： ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴地落下． ②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸

18、調節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴． ③用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應的刻度． ④采集數(shù)據(jù)進行處理． (1)實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是__________________________________________． (2)實驗中觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率為30 Hz，某同學讀出其中比較遠的水滴到第一個水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當?shù)刂亓铀俣萭＝________ m/s2；第8個水滴此時的速度v8＝________ m/s.(結果都保留三位有效數(shù)字) (3)該實驗存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)： ________________________________________________________________________. 解析：(1)后一水滴經(jīng)過一個頻閃間隔運動到前一水滴的位置，可看到仿佛固定不動的一串水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，水滴仿佛不動． (2)g＝＝ m/s2＝9.72 m/s2； v8＝＝ m/s≈2.27 m/s. (3)存在空氣阻力會對水滴的運動產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會對實驗產(chǎn)生影響． 答案：見解析 8