《2019年高考物理一輪復習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動的研究 實驗1 研究勻變速直線運動學案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019年高考物理一輪復習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動的研究 實驗1 研究勻變速直線運動學案 新人教版（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 實驗一　研究勻變速直線運動 (對應學生用書第13頁) 一、實驗目的 1．練習正確使用打點計時器，學會利用打上點的紙帶研究物體的運動． 2．掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(Δx＝aT2)． 3．測定勻變速直線運動的加速度． 二、實驗原理 1．打點計時器 (1)作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f＝50 Hz時，每隔0.02 s打一次點． (2)工作條件 (3)處理紙帶數據時區(qū)分計時點和計數點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點．計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點取一個計數點”與“每隔4個點取一個計數點”取點方法是一樣的，時間間隔均為

2、0.1 s. 2．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”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的v-t圖象．若v-t圖象是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動． 3．由紙帶求物體運動速度的方法 根據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的平均速度vn＝. 4．利用紙帶求物體加速度的兩種方法 (1)逐差法：即根據x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相

3、鄰兩計數點之間的時間間隔)，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，圖象的斜率即為物體做勻變速直線運動的加速度． 三、實驗器材 電火花打點計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片． 四、實驗步驟 1．儀器安裝 (1)把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路． (2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊掛上合適

4、的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面．實驗裝置如圖實-1-1所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行． 圖實-1-1 2．測量與記錄 (1)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次． (2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，從后邊便于測量的點開始確定計數點，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位，即計數點的時間間隔為T＝0.1 s．正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數點間的距離，并填入設計的表格中． (3)利用某一段時間的

5、平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數點的瞬時速度． (4)增減所掛鉤碼的個數，再重復實驗兩次． 五、數據處理 1．由實驗數據得出v-t圖象 (1)根據表格中的v、t數據，在直角坐標系中仔細描點． (2)作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側，這條直線就是本次實驗的v-t圖線，它是一條傾斜的直線，如圖實-1-2所示． 圖實-1-2 2．由實驗得出的v-t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律 (1)直接分析圖象的特點得出．小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線，如圖實-1-3所示，當時間增加相同的值Δt時

6、，速度也會增加相同的值Δv，由此得出結論：小車的速度隨時間均勻變化． 圖實-1-3 (2)通過函數關系進一步得出．既然小車的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數關系式為v＝kt＋b，顯然v與t成線性關系，小車的速度隨時間均勻變化． 六、誤差分析 1．偶然誤差 (1)紙帶上計數點間距測量有偶然誤差，故要多測幾組數據，以盡量減小誤差． (2)用作圖法作出的v-t圖象并不是一條直線．為此在描點時最好用坐標紙在縱、橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點． 2．系統誤差 (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

7、交流電源的電壓及頻率． (2)木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度，為減小誤差可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導軌． 七、注意事項 1．平行：紙帶、細繩要和長木板平行． 2．靠近：釋放小車前，應使小車停在靠近打點計時器的位置． 3．一先一后：實驗時應先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶． 4．防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地或小車與滑輪碰撞． 5．減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個數要適當，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上打的點過于密集． 6．準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適

8、的單位，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直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側. (對應學生用書第14頁) 考點一| 實驗原理與操作 　某同學用如圖實-1-4甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動． 甲 乙 圖實-1-4 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： (

9、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，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________．(填選項代號) A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調的直流電源 C．秒表 D．刻度尺 E．天平 F．重錘 G．彈簧測力計 H．滑動變阻器 (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的位移分別為x1、x2、x3、x4

10、、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：____________. 【導學號：84370035】 [解析](1)本實驗中需要打點計時器工作電源和紙帶長度的測量，故除上述器材外還要A、D兩項．(2)小車做勻加速直線運動，應滿足相同時間內相鄰兩段位移之差為常數，即x3－x2＝x2－x1，c點的瞬時速度應等于bd段的平 均速度，即vc＝.(3)根據逐差法可知a＝，其中T＝5t，則a＝. [答案](1)A、D　(2)x3－x2＝x2－x1　 (3)a＝ (2017年河南鄭州高三(上)期末)(1)如圖所示為“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗裝置圖

11、，按照實驗要求應該( ) A．先釋放小車，再接通電源 B．先接通電源，再釋放小車 C．同時釋放小車和接通電源 (2)本實驗必須( ) A．要平衡摩擦力 B．要求懸掛物的質量遠小于小車的質量 C．上述兩項要求都不需要 (3)如圖為在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”實驗中得到的紙帶，從中確定五個計數點，量得d1＝8.00 cm，d2＝17.99 cm，d3＝30.00 cm，d4＝44.01 cm.每相鄰兩個計數點間的時間間隔是0.1 s．則打C點時小車的速度vC＝________ m/s，小車的加速度a＝________m/s2.(結果保留兩位有效數字) [

12、解析](1)實驗中應該先接通電源，再釋放小車，選項B正確． (2)本實驗不是驗證牛頓第二定律的實驗，只需要保持合力恒定即可，選項C正確． (3)根據勻變速直線運動的規(guī)律，vC＝＝1.1 m/s，加速度a＝＝2.0 m/s2. [答案](1)B　(2)C　(3)1.1　2.0 考點二| 數據處理與誤差分析 　如圖實-1-5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，紙帶上兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的頻率f＝50 Hz，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.2

13、6 cm. 圖實-1-5 (1)下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度．(保留三位有效數字) 位置 B C D E F 速度(m·s－1) 0.737 0.801 0.994 (2)以A點為計時起點，在坐標圖實-1-6中畫出小車的速度—時間圖線． 圖實-1-6 (3)根據你畫出的小車的速度—時間圖線計算出小車的加速度a＝________m/s2.(保留兩位有效數字) (4)如果當時電網中交變電流的頻率是f＝49 Hz，而做實驗的同學并不知道，由此引起的系統誤差將使加速度的測量值比實

14、際值偏________．(選填“大”或“小”) 【導學號：84370036】 [解析](1)vD＝＝ m/s＝0.864 m/s vE＝＝ m/s＝0.928 m/s (3)a＝＝ m/s2＝0.63 m/s2 (4)實際頻率變小，則打點周期變大，若仍按T＝0.02 s時算，則導致測量值比實際值偏大． [答案](1)0.864　0.928　(2)如圖所示　(3)0.63　(4)大 (2018·西安模擬)在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中，如圖甲所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點，而相鄰計數點間還有四個點未畫出． 甲

15、 乙 (1)根據________可以判定小車做勻加速運動． (2)根據運動學有關公式可求得vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s. (3)利用求得的數值在圖乙坐標系中作出小車的v-t圖線(以打A點時開始計時)，并根據圖線求出小車運動的加速度a＝________m/s2. (4)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是________m/s，則此速度的物理意義是__________________________________． [解析](1)由紙帶上的點可以看出xAB＝7.5 cm，xBC＝20.1 cm

16、，xCD＝32.7 cm，xDE＝45.3 cm， xDE－xCD＝xCD－xBC＝xBC－xAB＝12.6 cm，相鄰相等時間間隔內的位移差相等，所以小車做勻加速直線運動． (2)由于相鄰計數點間還有四個點未畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T＝0.1 s，根據勻變速直線運動中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，則vB＝＝m/s＝1.38 m/s，vC＝＝m/s＝2.64 m/s，vD＝＝ m/s＝3.90 m/s. (3)作圖時注意，盡量使描繪的點落在直線上，若不能落在直線上，盡量讓其分布在直線兩側． 利用求得的數值作出小車的v-t圖線(以打A點時開始計時)，并根據圖線斜率求出

17、小車運動的加速度a＝＝12.6 m/s2. (4)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是零時刻的速度，為0.12 m/s， 此速度的物理意義是打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度． [答案](1)相鄰相等時間間隔內的位移差相等 (2)1.38　2.64　3.90　(3)圖見解析　12.6　(4)0.12　打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度 考點三| 實驗拓展與創(chuàng)新 視角1：原理演化(如圖所示) 甲 乙 丙 丁 視角2：數據處理 (1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得

18、加速度． (2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度→測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間Δt，由v＝求速度． (3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度→利用經過兩個光電門的瞬時速度，由速度—位移關系式求加速度. 創(chuàng)新點1　用滴水法研究勻變速直線運動 1．(2017·全國Ⅰ卷)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間．實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖實-1-7所示．實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車．在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖實-1-8記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置．(已知滴水計時器每30 s內

19、共滴下46個小水滴) 圖實-1-7 圖實-1-8 (1)由圖實-1-8可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運動的． (2)該小組同學根據圖實-1-8的數據判斷出小車做勻變速運動．小車運動到圖實-1-8中A點位置時的速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2.(結果均保留2位有效數字) 【導學號：84370037】 [解析](1)小車運動時由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計時器滴下水滴的間距逐漸變小，因此小車從右向左運動． (2)滴水的時間間隔T＝ s≈0.67 s 小車運動到A點位置時的瞬時速度 vA＝

20、＝ m/s≈0.19 m/s 根據逐差法，共有5組數據，舍去中間的一組數據，則加速度a＝＝ m/s2≈－0.037 m/s2 因此加速度的大小為0.037 m/s2. [答案](1)從右向左　(2)0.19　0.037 創(chuàng)新點2　用頻閃照相法研究勻變速運動 2．某同學獲得一豎直上拋小球的頻閃照片(如圖實-1-9所示)，已知頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖中所標數據為實際距離．(當地重力加速度取9.8 m/s2，小球質量m＝0.2 kg，結果保留三位有效數字) 圖實-1-9 (1)由頻閃照片上的數據計算t4時刻小球的速度v4＝________m/s. (2)小球上升的加速度

21、大小約為a＝________m/s2. (3)對(2)的數據進行分析，可得到的結論是 _________________________________________________________________ ________________________________________________________________. [解析](1)做勻變速直線運動的物體，某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故t4時刻的瞬時速度等于t3～t5時間段的平均速度，即 v4＝＝ m/s＝3.98 m/s. (2)由Δx＝aT2得，小球的加速度大小為 a＝ ＝×10

22、－2 m/s2 ＝10.0 m/s2. (3)小球的加速度大于重力加速度，是由于小球上升過程中受到空氣阻力的作用． [答案](1)3.98　(2)10.0　(3)小球上升過程中受到空氣阻力的作用 創(chuàng)新點3　利用光電計時器研究勻變速運動 3．(2018·孝感三中一模)如圖實-1-10甲所示是用來測量重力加速度的裝置，實驗時通過電磁鐵控制小鐵球從A處自由下落，小鐵球下落過程中依次經過并遮擋兩個光電門B、C，B、C光電門測得光束被遮擋的時間分別為t1、t2，用刻度尺測量出B、C光電門的高度差為h，回答下列問題： 甲 乙 圖實-1-10 (1)若用螺旋測

23、微器測得小鐵球直徑的示數如圖乙所示，則小鐵球的直徑d＝________ mm. (2)重力加速度g與題中給定的物理量的關系為：g＝________. (3)寫出一條減小實驗誤差的方法：_________________________________________________________________ _______________________________________________________________. 【導學號：84370038】 [解析](1)螺旋測微器的固定刻度讀數為20.5 mm，可動刻度讀數為0.01×18.5 mm＝0.185 mm

24、，所以最終讀數為：20.5 mm＋0.185 mm＝20.685 mm. (2)滑塊經過光電門B時的速度表達式 v1＝， 經過光電門C時的速度表達式v2＝， 根據運動學公式得g＝. (3)減小實驗誤差的方法有：改變光電門的位置多次測量求g的平均值(其他方法合理即可)． [答案](1)20.685　(2) (3)改變光電門的位置多次測量求g的平均值(其他方法合理即可) 創(chuàng)新點4　利用周期性運動研究勻變速直線運動 4．如圖甲所示的裝置可以測量圓柱棒下落的加速度，用細線懸掛著包有白紙且質量為1.00 kg的圓柱棒，蘸有顏料的毛筆固定在電動機的飛輪上并隨之在額定轉速下勻速轉動．燒

25、斷懸掛圓柱棒的細線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒外面的白紙上畫出記號，如圖乙所示．設毛筆接觸棒時不影響棒的運動，測得記號之間的距離依次為d1＝26.0 mm、d2＝50.0 mm、d3＝74.0 mm、d4＝98.0 mm、d5＝122.0 mm、d6＝146.0 mm，已知電動機銘牌上標有“1 200 r/min”字樣．根據以上內容回答下列問題： 甲 乙 (1)毛筆畫相鄰兩記號的時間間隔T＝________s. (2)毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v3的計算

26、公式為________(用物理量表示)，其大小v3＝________m/s；在毛筆畫下記號6時，圓柱棒的速度大小v6＝______________________________________________________m/s； 棒下落的加速度a＝________m/s2. [解析](1)根據題意可知：毛筆畫相鄰兩個記號的時間間隔為電動機的轉動周期，已知電動機銘牌上標有“1 200 r/min”字樣，即每秒轉20周，所以T＝0.05 s. (2)根據在勻變速直線運動中某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，有v3＝＝1.24 m/s，v6＝＝2.68 m/s；由逐差法得加

27、速度a＝＝9.60 m/s2. [答案](1)0.05　(2)v3＝　1.24　2.68　9.60 [隨堂訓練] 1．“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖實-1-11所示的紙帶．圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是( ) 圖實-1-11 A．實驗時應先放開紙帶再接通電源 B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍 C．從紙帶可求出計數點B對應的速率 D．相鄰兩個計數點間的時間間隔為0.02 s C　[中間時刻的瞬時速度等于全程的平均速度，所以vB＝，所以C正確；x6－x1＝5(x2－

28、x1)，所以B錯誤；相鄰計數點間的時間間隔是0.1 s，D錯誤；按照實驗要求應該先接通電源再放開紙帶，所以A錯誤．] 2．某同學在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了幾條較為理想的紙帶，并在每條紙帶上每5個計時點取一個計數點，依打點先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷，部分缺失，如圖實-1-12所示．請根據給出的A、B、C、D四段紙帶回答： 圖實-1-12 (1)從紙帶A上撕下的那段應該是B、C、D三段紙帶中的________(填字母代號)． (2)打紙帶A時，物體的加速度大小是________m/s2；打計數點1時，物體的速度大小是________m/s.

29、【導學號：84370039】 [解析](1)由Δx＝(36.0－30.0) mm＝6.0 mm可得x45＝x01＋4Δx＝54.0 mm. (2)由Δx＝aT2，T＝0.1 s可得a＝0.6 m/s2.v1＝＝m/s＝0.33 m/s. [答案](1)C　(2)0.6　0.33 3．研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖實-1-13所示，其中斜面傾角θ可調，打點計時器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計數點的間距如圖實-1-14所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出． 圖實-1-13 圖實-1-14 (1)部分實驗步驟如下： A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶 B．接通

30、電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車 C．將小車停靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連 D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實驗步驟的正確順序是：________(用字母填寫) (2)圖中標出的相鄰兩計數點的時間間隔T＝________s； (3)計數點5對應的瞬時速度大小計算式為v5＝________(用字母表示)； (4)為了充分利用記錄數據，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a＝________(用字母表示) [解析](1)操作步驟，要按照順序和時間的先后進行，所以合理的次序應是DCBA. (2)時間間隔應是T＝5×0.02 s＝0.1 s. (3)計數點5對應的瞬時速度大小v5＝或者v5＝. (4)由于是偶數段，所以計算加速度的表達式為 a＝. [答案](1)DCBA　(2)0.1　(3)　(4) 14