《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 板塊一　主干梳理·夯實(shí)基礎(chǔ) 　實(shí)驗(yàn)原理與操作 ◆　實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。 2．掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法(Δx＝aT2)。 3．測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 ◆　實(shí)驗(yàn)原理 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)。 (2)工作條件：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，6 V以下交流電源；電火花計(jì)時(shí)器，220 V交流電源。 (3)處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)。計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)，

2、要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的，時(shí)間間隔均為0.1 s。 2．利用紙帶判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的方法 (1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體，若相等時(shí)間內(nèi)的位移相等，即x1＝x2＝x3＝…，則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1，x2，x3，x4，…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且Δx＝aT2。 3．速度、加速度的求解方法 (1)瞬時(shí)速度的求法 ①“中間點(diǎn)”的瞬時(shí)速度：所謂中間點(diǎn)，是指該點(diǎn)兩側(cè)的數(shù)據(jù)是有效的，可以用來(lái)計(jì)算這一段的平均速度，如圖甲中的第n點(diǎn)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)

3、的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段位移上的平均速度求物體在某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即vn＝。 ②“邊緣點(diǎn)”的瞬時(shí)速度：所謂“邊緣點(diǎn)”，是指該點(diǎn)的一側(cè)沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)，或雖有數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)無(wú)效，如圖乙中的A、F兩點(diǎn)?！斑吘夵c(diǎn)”的瞬時(shí)速度有以下幾種求法：a.先求出加速度，然后根據(jù)vB＝vA＋aT求出A點(diǎn)瞬時(shí)速度；根據(jù)vF＝vE＋aT求出F點(diǎn)瞬時(shí)速度；b.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)在相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化量相等的特點(diǎn)，利用vB－vA＝vC－vB求出A點(diǎn)瞬時(shí)速度，同樣，利用vF－vE＝vE－vD求出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度；c.根據(jù)xAB＝T。其中后一種方法最為簡(jiǎn)單。 (2)加速度的求法 ①若題目給的是紙帶上兩段相鄰的數(shù)

4、據(jù)，則 xm－xm－1＝aT2。 ②若題目給的是紙帶上兩段不相鄰的數(shù)據(jù)，則 xm－xn＝(m－n)aT2。 ③若題目給的是偶數(shù)段數(shù)據(jù)(一般是6段) “逐差法”求物體的加速度，即a1＝，a2＝，a3＝，然后求平均值，即a＝＝，這樣所測(cè)數(shù)據(jù)全部得到利用，準(zhǔn)確度較高。 ④若題目給的是奇數(shù)段數(shù)據(jù)(一般是5段或7段)，一般舍去第一段，方法同上。 ◆　實(shí)驗(yàn)器材 電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片。 ◆　實(shí)驗(yàn)步驟 1．儀器安裝 (1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上

5、沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。 (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將它的一端固定在小車的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。 2．測(cè)量與記錄 (1)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開(kāi)小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源，換上新紙帶，重復(fù)三次。 (2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開(kāi)頭一些比較密集的點(diǎn)，從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始確定計(jì)數(shù)點(diǎn)，為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位，即T＝5×0.02 s＝0.1

6、s，如圖所示，正確使用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。 (3)利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度。 (4)增減所掛鉤碼數(shù)，或在小車上放置重物，再做兩次實(shí)驗(yàn)。 　數(shù)據(jù)處理與分析 ◆　數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖，可以看到，對(duì)于每次實(shí)驗(yàn)，描出的幾個(gè)點(diǎn)大致落在一條直線上。 (2)做一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不要，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v-t

7、圖象，它是一條傾斜的直線。 2．由實(shí)驗(yàn)得出v-t圖象后，進(jìn)一步分析得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線，如圖所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt時(shí)，速度也會(huì)增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化。 ◆　誤差分析 1．偶然誤差 (1)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量有偶然誤差，故要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，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(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。 2．系統(tǒng)誤差 (1)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時(shí)紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行，同時(shí)選擇符合要求

8、的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(cè)量得到的加速度只能是所測(cè)量段的平均加速度。可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導(dǎo)軌。 ◆　注意事項(xiàng) 1．平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行。 2．靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。 3．先后順序：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實(shí)驗(yàn)后先斷開(kāi)電源，后取下紙帶。 4．防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞。 5．減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打的點(diǎn)過(guò)于密集。 6．紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部

9、分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 7．準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過(guò)密或過(guò)疏而導(dǎo)致誤差過(guò)大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線。 ◆　實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 1．用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板或在木板上鋪一層白紙以減小摩擦阻力。 2．用頻閃照相的方法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)以上裝置的改進(jìn)能最大程度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，以提高實(shí)驗(yàn)的精確度。 板塊二　考點(diǎn)細(xì)研·悟法培優(yōu) 考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟 例1　[2018·佛山模擬]某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 (1)電磁打

10、點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用________(選填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是4～6 V，當(dāng)電源的頻率為50 Hz時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)。 (2)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，接通電源與讓紙帶隨小車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)操作過(guò)程的操作順序應(yīng)該是(　　) 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(shí)接通電源 D．哪個(gè)先，哪個(gè)后都可以 (3)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)從打出的若干紙帶中選取一條紙帶，如圖所示，紙帶上按時(shí)間順序取A、B、C、D四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，用尺子測(cè)得相鄰各點(diǎn)間的距離為x1＝3.62 cm，x2＝4.75 cm，x3＝5.8

11、8 cm。 根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可以判斷小車在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，理由是____________________________________________________________ ____________________________________________________________ (請(qǐng)用文字描述)；在計(jì)數(shù)點(diǎn)C所代表的時(shí)刻，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度是______m/s，小車的加速度是______m/s2(以上兩空小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)。 嘗試解答　(1)交流__0.02__(2)A__(3)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等__0.53__1.13。 (1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

12、是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)。 (2)在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，A正確。 (3)當(dāng)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差都相等時(shí)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 vC＝，T＝0.1 s 可求得vC≈0.53 m/s 由Δx＝x2－x1＝x3－x2＝aT2可得： a＝1.13 m/s2。 　某同學(xué)用如下圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．安裝好實(shí)驗(yàn)器材； B．讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)

13、數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)； C．測(cè)出x1、x2、x3、… 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你繼續(xù)完成下列任務(wù)： (1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________。(填選項(xiàng)代號(hào)) A．電壓合適的50 Hz交流電源　B．電壓可調(diào)的直流電源　C．秒表　D．刻度尺　E．天平　F．重錘　G．彈簧秤 H．滑動(dòng)變阻器 (2)如果小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是________，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是________。 答案　(1

14、)AD　(2)x3－x2＝x2－x1　 解析　(2)因小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以x3－x2＝x2－x1，c點(diǎn)為bd段的時(shí)間中點(diǎn)，則c點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度，vc＝。 考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例2　[2018·福州質(zhì)檢]某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量福州的重力加速度，某次實(shí)驗(yàn)得到的一段紙帶如圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的五個(gè)點(diǎn)，測(cè)得OA＝5.5 mm、OB＝14.9 mm、OC＝28.3 mm、OD＝45.2 mm，打下相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s。 (1)用逐差法算出福州的重力加速度g＝________m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (2)通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)福州

15、的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值為9.79 m/s2，比較(1)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者并不相等，除了讀數(shù)誤差外，你認(rèn)為產(chǎn)生誤差的其他主要原因可能是____________________________。(只要求寫出一種原因) 嘗試解答　(1)9.63__(2)紙帶與限位孔之間存在較大阻力。 (1)由逐差法可得：g＝≈9.63 m/s2。 (2)產(chǎn)生誤差的其他原因有：紙帶與限位孔之間有阻力或空氣阻力。 　[2018·銀川模擬]某同學(xué)獲得一豎直上拋小球的頻閃照片圖，已知頻閃儀每隔0.05 s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離。(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8 m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2 kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

16、 (1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t4時(shí)刻小球的速度v4＝________m/s。 (2)小球上升的加速度大小約為a＝________m/s2。 (3)對(duì)(2)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得到的結(jié)論是___________________ __________________________________________________________。 答案　(1)3.98　(2)10.0　(3)小球上升過(guò)程中受到空氣阻力的作用 解析　(1)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故t4時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于t3～t5時(shí)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＝ ＝×10－2 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(guò)程中受到空氣阻力的作用。 6