2019年高考物理 考點一遍過 專題04 實驗：研究勻變速直線運動.doc
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2019年高考物理 考點一遍過 專題04 實驗：研究勻變速直線運動 一、實驗中紙帶的處理方法 1．判定物體的運動性質 （1）若紙帶上各相鄰點間距相等，則物體做勻速運動。 （2）若相鄰計數(shù)點時間間隔為T，計算各個連續(xù)相等時間內(nèi)位移的差Δx，若Δx=aT2（恒量），則物體做勻變速直線運動。 2．某點瞬時速度的計算 根據(jù)在勻變速直線運動中，某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中點時刻的瞬時速度：vn=，即n點的瞬時速度等于（n–1）點和（n+1）點間的平均速度。 3．加速度的計算：一般有兩種方法 （1）利用“逐差法”求加速度 由于物體做勻變速運動，所以滿足在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移差相等，即Δx=aT2，可得a=。但利用一個Δx求得的加速度偶然誤差太大，為了減小實驗中的偶然誤差，分析紙帶時，紙帶上的各段位移最好都用上，方法如下： （a）如圖所示，若為偶數(shù)段，設為6段，則，，，然后取平均值，即 或由直接求得； （b）若為奇數(shù)段，則中間段往往不用，如5段，則不用第三段，則，，然后取平均值，即；或去掉一段變?yōu)榕紨?shù)段由； （2）先求出第n點時紙帶的瞬時速度（一般要5點以上），然后作出v–t圖象，用v–t圖象的斜率求物體運動的加速度。 二、實驗的注意事項 （1）平行：紙帶、細繩要和木板平行。 （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，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。 （4）減小誤差：小車的加速度宜適當大些，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。 a．作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度； b．剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度。 三、依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速運動的方法 （1）x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離。 （2）Δx是兩個連續(xù)相等的時間里的位移差：Δx1=x2–x1，Δx2=x3–x2…。 （3）T是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔：T=0.02n（打點計時器的頻率為50 Hz，n為兩計數(shù)點間計時點的間隔數(shù)）。 （4）Δx=aT2，因為T是恒量，做勻變速直線運動的小車的加速度a也為恒量，所以Δx必然是個恒量。這表明：只要小車做勻加速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差就一定相等。 （xx高三理綜物理最新信息卷）實驗小組采用如圖甲所示實驗裝置測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ，提供的器材有：帶定滑輪的長木板，有凹槽的木塊，質量為20 g的鉤碼若干，打點計時器，電源，紙帶，細線等。實驗中將部分鉤碼懸掛在細線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長木板水平，利用打出的紙帶測量木塊的加速度。 (1)正確進行實驗操作，得到一條紙帶，從某個清晰的打點開始，依次標注0、1、2、3、4、5、6，分別測出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示。已知打點周期T=0.02 s，則木塊的加速度a=__。 (2)將木塊凹槽中的鉤碼逐個添加到細線下端，改變懸掛鉤碼的總質量m，測得相應的加速度a，作出a–m圖象如圖丙所示。已知當?shù)刂亓铀俣龋瑒t木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=________。(保留兩位有效數(shù)字) (3)實驗中________(選填“需要”或“不需要”)滿足懸掛鉤碼總質量遠小于木塊和槽中鉤碼總質量。 【參考答案】（1）3.33 （2）0.34 （3）不需要 (3)實驗中沒有采用細線拉力等于重力，所以不需要滿足懸掛鉤碼總質量遠小于木塊和槽中鉤碼總質量。 1．利用打點計時器研究勻變速運動的實驗中，接通電源與釋放紙帶（或物體），這兩個操作時刻的關系應當是 A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶的同時接通電源 D．先接通電源或先釋放紙帶都可以 【答案】A 【解析】因為整個實驗過程非常短暫，如果先釋放紙帶后接通電源，則在紙帶上打出的點跡非常少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差；同時先打點再釋放紙帶，可以使打點穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點，故A正確。 如圖是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶。 （1）已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________s。 （2）A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出。從圖中讀出A、B兩點間距x=________cm；C點對應的速度是____________m/s。 【參考答案】（1）0.02 （2）0.70 0.10 【名師點睛】要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用。 1．（xx山東實驗中學）某實驗小組計劃做“探究滑塊與木板間動摩擦因數(shù)”實驗，設計的實驗裝置如圖1所示 (1)某同學打出了所示的一條紙帶，每兩點間還有4個點沒有畫出來，紙帶上的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離，打點計時器的電源頻率為50 Hz，該滑塊做勻變速直線運動的加速度a=___________m／s2，(結果保留3位有效數(shù)字) (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出的小車加速度a與傳感器示數(shù)F的關系圖像如圖3所示，則滑塊和滑輪的總質量為__________kg?；瑝K與木板間的動摩擦因數(shù)為___________(g=10 m／s2)(結果均保留1位有效數(shù)字) 【答案】（1）1.95 （2）0.5 0.2 1．（1）關于打點計時器的使用，下列說法中正確的是 A．電磁打點計時器使用的是4~6 V的直流電源 B．在使用打點計時器時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源 C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小 D．紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快 （2）在研究勻變速直線運動的實驗中電源頻率為50 Hz，如圖所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的記數(shù)點，相鄰記數(shù)點間有4個計時點未標出，設A點為計時起點 ①BE間的平均速度= m/s。 ②C點的瞬時速度vC= m/s。 ③小車的加速度a= m/s2。 2．利用打點計時器探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律。其中交變電流的頻率為50 Hz，如圖給出了該次實驗中，從A點開始，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G都為計數(shù)點。測得各計數(shù)點到A點的距離分別為:d1=1.40 cm，d2=3.29 cm，d3=5.69 cm，d4=8.59 cm，d5=12.00 cm，d6=15.90 cm。 （1）如果該紙帶A端與小車相連，則小車的運動方向為 （選填“A→B”或“B→A”），且小車做 （填“勻加速”“勻減速”或“變加速”）直線運動。 （2）在打計數(shù)點F時，小車運動的瞬時速度為vF= m/s，小車的加速度大小為a= m/s2。 （本小題計算結果數(shù)值均保留兩位有效數(shù)字） （3）如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓略偏小，但仍然穩(wěn)定。而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。 3．（xx廣東佛山順德區(qū)）某同學利用自由落體運動來研究勻變速直線運動的規(guī)律，設計了如圖所示的裝置。實驗中將打點計時器固定在豎直方向上，質量為m1的物體A與質量為m2的物體B（m1
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