2023届高考一轮复习通用版 实验一 研究匀变速直线运动 学案

1、实验一研究匀变速直线运动必备知识咱主排查一基本原理与操作原理装置图操作要领打点 纸带接电源计时器r =钩码注意：(1)不需要平衡摩擦力.(2)不需要满足悬挂钩码的质量远小于小车的 质量.(1)安装：固定好实验器材，并连接好电路；(2)平行：细绳、纸带与长木板平行；(3)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的 位置；(4)先后：实验时先接通电源，后释放小车； 实验后先断开电源，后取下纸带；(5)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防 止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏；(6)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的 点太少或过于密集二、数据处理与分析1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示，0, 1,

2、2,为时间间隔相等的各计数点，X”及，X3, X4，为相邻两计数 点间的距离，若AX=X2 - X|=X3-X2=X4X3 = C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速 直线运动.)012 34.由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn=Xn+Xn+12T .利用纸带求物体加速度的两种方法(1)用“逐差法”求加速度先根据X4X1=X5X2=X6-X3=3aT2(7为相邻两计数点间的时间间隔)求出。|=绦白、al再算出平均值,_xs-x2 _X6-X3再算出平均值,-3T2 、 “3 3Tz(2)用图象法求加速度先根据专用求出所选

3、的各计数点对应的瞬时速度，再作出。T图象，图象的斜率 即物体运动的加速度.误差分析(1)使用刻度尺测计数点的距离时有误差.作。-f图象时出现作图误差.(3)电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同.(4)长木板表面粗糙程度不同，小车运动时加速度有变化造成误差.认识“两种仪器”二纸盘轴 弹性卡脉冲输出开关二纸盘轴 弹性卡脉冲输出开关& 压纸条(1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz的交变电流，每隔0.02 s打一个点.，、电磁打点计时器：46 V的交流电源(2)工作条件(I电火花打点计时器：,220 V的交流电源区别“两种点”(1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点

4、间的时间间隔为0.02 s；计数点是 人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定.(2)纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计时点越稀疏.关键能力分层突破考点一教材原型实验重物例1.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.主要实验步骤如下：a,安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次.b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点。(即，=0),然后每隔相同的 时间间隔7选取一个计数点，如图2中A、B、C、。、君、F所示.图2图3c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作S、

5、V2、。3、。4、V5d.以速度。为纵轴、时间，为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示.综合上述实验步骤，请你完成下列问题(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有 和.A.电压合适的50 Hz的交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含祛码)(2)在图3中已标出计数点A、B、。、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的 坐标点，并画出o-r的图象.(3)观察。-t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是, v-t 图 象 斜 率 的 物 理 意 义 是(4)描绘，图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动.用平均速度器表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Z的

6、要求是（选填越小越好”或“与大小 无关”）；从实验的角度看，选取的Ar大小与速度测量的误差（选填“有关”或“无关” ）.跟进训练“2022河南二模某同学用图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的关系，实验中得 到一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为选取的五个计时点，相邻两计时点之间还有4 个点没有画出，已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz,请你通过观察和测量，完成下列 问题.打点计时器O-x.纸带砂桶和砂U甲?, 号单位：cm），痂3.6产 4.55，- 5.49 乙图乙中的纸带 端与小车相连（选填“左”或“右”）;（2）打点计时器打C点时，小车的运动速度v=m/s；（3）小车运动的加速

7、度a=m/s2.（上述计算结果均保留两位有效数字）2.某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律.某次实验通过电磁打点计时器 打出纸带的一部分如图乙所示，图中A、B、C、。、E为相邻的计数点，每两个相邻计数点 间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出4点到B、C、D、 E点之间的距离修、X2、X3、X4,以打A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值;，并作出:T图象如图丙所示.（1）实验中，下列措施必要的是（填正确答案标号）.A.打点计时器接220 V的交流电源B.平衡小车与长木板间的摩擦力C.细线必须与长木板平行D.小车的质量远大于钩码的质量（2

8、）由图丙求出小车的加速度。= 打4点时小车的速度内=m/s.（结果均保留两位有效数字）考点二拓展创新实验例2.如图甲，将长直木板8支成斜面，挡光片尸固定在小车C的前端，光电门G固定 在木板的侧面A处.让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，分别测得宽度Ax为2 cm、 4 cm, 6 cm、8 cm、10 cm不同挡光片的挡光时间Ar(每次实验时挡光片的前沿均与小车的前 端对齐)，并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度=华)，画出w - Ar图象如图乙.(1)实验中挡光片的宽度是多少时，求得的速度最接近小车过A点时的瞬时速度()A. 2 cm B. 6 cm C. 10 cm D. 8 cm(2

9、)小车前端过A处的瞬时速度大小为 m/s.(3)小车的加速度大小为 m/s2.跟进训练3.某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程.为便于 记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图 中，示意如图.依次测得小球各相邻位置间的距离为XI、X2、X3、刈、X5、X6.(1)写出小球在位置1的速度表达式.(2)要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式.(3)在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差.(填“偶然”或“系统”)4. 2022厦门一模小敏同学在暗室中用图甲装置做“测定重力加速度”的实验，用到的 实

10、验器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪.具体实验步 骤如下：在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴落下；用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为30 Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；处理数据，得出结论；（1）水滴滴落的频率为 Hz.（2）小敏同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g= - D点处水滴的速度vD=m/s.（结果均保留三位有效数字）温馨提示：请完成单元质量评估（一）实验一研究匀变速直线运动关键能力分层突破例1解析：（1

11、）打点计时器使用的是交流电源，故选A,不选B；相邻点间的时间是 已知的，故不选D；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重 物的质量，故不需要天平（含祛码），故不选E. （2）连线时要让尽量多的点在一条直线上.（3） 可以依据。-f图象是倾斜的直线（斜率一定），即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车A Y做匀变速直线运动；。一图线的斜率表示加速度.（4）严格地讲，岩表示的是加内的平均 速度，只有当A/趋近于0时，才表示瞬时速度，因此若用五 表示各计数点的瞬时速度, 对加的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Ax越小，用号计算得到的平均速度越 接近计算点的瞬时速度，但Ax

12、过小，测量误差会增大，因此选取的Ar大小与速度测量的误 差有关.答案：（1） A C （2）如图所示v ，图象是倾斜的直线，说明小车速度随时间均匀变化 表示加速度 (4)越 小越好有关.解析：(1)图乙中的纸带从左到右间距逐渐增加，可知左端与小车相连；(2)两计时点间的时间间隔T=OA s,则打点计时器打C点时小车的运动速度v=3.62+4.552X0.13.62+4.552X0.1X 10-2 m/s0.4l m/s；h、羽百 u 4 、士立 xcd+xdexabxbc 4.55+5.492.703.622?(3)利用逐差法求加速度。=弄 =4X0. X10 2 m/s2=0.93 m/s2

13、.答案：(1)左 (2) 0.41(3) 0.93.解析：(1)电磁打点计时器接46 V的交流电源，A错误；实验研究匀变速直线运 动规律，故不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，也不需要满足小车的质量远大于钩码的质 量，B、D错误；细线必须与长木板平行，C正确.1 x 1 1(2)由产得7 =研)+ at,由题图丙知，Pa=Oo=0.40 m/s, a=k=2.5 m/s2,解得 a=5.0 m/s2.答案：(1) C (2) 5.0 0.40一 Al,Ar例2解析：(1)根据。=蓄得挡光片宽度越小，詈越接近小车过4点时的瞬时速度,故选A.(2)图象与纵坐标的交点为A点的速度大小，因此根据图象有办

14、=0.380 m/s.(3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得挡光片通_1_过光电门的平均速度0 =办+2”加，在0 -加图象中，图象的斜率大小等于物体的加速度的3,则有m/s2=0.368 m/sm/s2=0.368 m/s2,2 =卜=西=一25两0 解得 a=0.736 m/s2.答案：(1) A (2) 0,380(3) 0.736.解析：(1)匀变速直线运动中某段时间内，中间时刻的速度等于该段时间的平均速度, 所以小球在1位置的速度为力=方三.(2)题中要求充分利用数据，可利用逐差法求解加 速度，有(X4 + X5 + X6) ( xi + %2 + X3 ) = a ( 3T ) 2 ,解得加速度为 a =(X4+X5+岳)(X1+X2+X3).(3)读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差.答案：(1)吟 (2) 5+至+