《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 第3講 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高考物理一輪復(fù)習(xí) 第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 第3講 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)案（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第3講　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) [學(xué)生用書P11] 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． 2．會(huì)利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度． 3．會(huì)利用紙帶探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，并能畫出小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，根據(jù)圖象求加速度． 二、實(shí)驗(yàn)原理 從紙帶上確定計(jì)數(shù)點(diǎn)和兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔的時(shí)間，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，利用平均速度求出瞬時(shí)速度；計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)距離之差，看其是否是一個(gè)常數(shù)來確定運(yùn)動(dòng)性質(zhì)． 三、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)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)線、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．按照實(shí)驗(yàn)原理圖，把打點(diǎn)

2、計(jì)時(shí)器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源． 2．把一細(xì)線系在小車上，細(xì)線繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面． 3．把小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車． 4．小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶． 5．換紙帶反復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析． 　對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作的考查[學(xué)生用書P12] 1．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷 (1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)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(yùn)動(dòng)，且Δx＝aT2. (2)利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬

3、時(shí)速度，作出物體運(yùn)動(dòng)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(shí)間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)． 2．注意事項(xiàng) (1)平行：紙帶、細(xì)線要和木板平行． (2)兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶． (3)防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，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(dāng)大些，可以減小長度的測(cè)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜． (5)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)過密或過疏，而導(dǎo)致誤差過大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折

4、線，應(yīng)作一條直線． 【典題例析】 　某同學(xué)用如圖甲所示的實(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)開始，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)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、一端附有滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列儀器和器材中，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)

5、的直流電源 C．秒表 D．刻度尺　E．天平　F．重錘　G．彈簧測(cè)力計(jì) (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________．　 (3)如果小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)出前六段相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則小車的加速度a的表達(dá)式為：________． [答案]　(1)AD　(2)x3－x2＝x2－x1　 (3)a＝ 　1.(2017·高考全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物

6、體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器． 實(shí)驗(yàn)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?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)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(shí)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(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)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(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________________． (2)由圖(c)可求得，vA＝________cm/s，a＝________cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析：(1)由于滑塊做勻變速運(yùn)動(dòng)，在擋光片通過光電門的過程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：Δt＝vAΔt＋a(Δt)2，則＝vA＋aΔt. (2)由＝vA＋aΔt結(jié)合題圖(c)可知，圖線與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查[學(xué)生用書P13] 1．求速度的方法：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，利用vn＝求出打各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，描點(diǎn)得v－t圖象，圖象的斜率即

9、為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度． 3．誤差分析 (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)繩要與長木板平行，同時(shí)選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率． (2)選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，為減小誤差舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)． (3)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． (4)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)最好在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏，而導(dǎo)致誤差過大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡量落到這條曲線上，落不到曲線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在曲線的兩側(cè)． 【典題例析】

10、　在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中： (1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測(cè)力計(jì)．其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是__________________． (2)如圖所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)?/p>

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

12、運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)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(shí)間關(guān)系圖線如圖所示． (4)小車的加速度 a＝＝ m/s2≈0.63 m/s2. (5)當(dāng)交變電流的頻率f＝49 Hz時(shí)，實(shí)際周期大于0.02 s，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式Δx＝aT2得，測(cè)量的加速度值與實(shí)際值相比是偏大的． [答案]　見解析 　2.某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計(jì)時(shí)器的裝置測(cè)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(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，透光時(shí)停止計(jì)時(shí)，若再次擋光，計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)．實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將鋼條豎直置于

13、一定高度(下端A高于光控開關(guān))，由靜止釋放，測(cè)得先后兩段擋光時(shí)間t1和t2. (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)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(xué)利用AB＝及AC＝，求出AB、AC，再利用測(cè)量的時(shí)間t1和t2，可得到重力加速度的表達(dá)式為____________________(用AB，AC及給出的時(shí)間表示)；若狹縫寬度不能忽略，則測(cè)量值比真實(shí)值________(“偏大”或“偏小”)． 解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為74 mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)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(xué)利用AB＝，AC＝，根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度表示鋼條運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻瞬時(shí)速度，重力加速度為g＝＝.若狹縫寬度不能忽略，A到C的實(shí)際時(shí)間大于t1＋t2.所以測(cè)量得到的重力加速度值比其真實(shí)值偏大． 答案：(1)74.3　(2)g＝　偏大 　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)[學(xué)生用書P14] 　以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥于教材，考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法的遷移應(yīng)用能力，體現(xiàn)開放性、探究性等特點(diǎn)． 對(duì)本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新遷移可以從以下角度進(jìn)行： 1．用氣墊導(dǎo)軌代替長木板； 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；

15、 3．小車在長木板上的運(yùn)動(dòng)改為重物的自由下落． 雖然創(chuàng)設(shè)了新的情景，但是計(jì)算方法依然萬變不離其宗，仍用逐差法計(jì)算加速度，平均速度法求解瞬時(shí)速度． 【典題例析】 　光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)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(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來．現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長木板間的動(dòng)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(diǎn)，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘．實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下

16、，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)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(biāo)卡尺測(cè)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(shí)的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． (3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的________，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)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(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)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(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟如下： ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)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(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴． ③用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度． ④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理． (1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是__________________________________________． (2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________ m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8＝________ m/s.(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字) (3)該實(shí)驗(yàn)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(gè)頻閃間隔運(yùn)動(dòng)到前一水滴的位置，可看到仿佛固定不動(dòng)的一串水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，水滴仿佛不動(dòng)． (2)g＝＝ m/s2＝9.72 m/s2； v8＝＝ m/s≈2.27 m/s. (3)存在空氣阻力會(huì)對(duì)水滴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響． 答案：見解析 8