高考物理一轮复习学案 实验：探究小车速度随时间变化的规律

〖精讲精析〗知识点l有效数字定义：带有一位_____________数字的近似数字叫有效数字，有效数字位数的判定：判定方法：_______________的数字后面所有数字的个数称为有效数字的位数.[特别提醒]乘方不算有效数字，如3.6×103kg是两位有效数字.5400m是四位有效数字，而5.4×103m只有两位有效数字；小数点后的0不可以随便添加或舍去.有效数字的计算规则：许多物理量是从直接测量结果计算出来的.测量结果既然是用有效数字表示的，在计算中就要遵守有效数字的规则：①不可靠数字与别的数字相加减、相乘除，所得的结果也是___________________的.②计算结果只能保留一位不可靠的数字，但在计算过程中可以保留两位不可靠数字，最后再四舍五入.知识点2误差定义：测量值与真实值之间的差异.按来源分：___________和___________系统误差的产生原因及特点.系统误差主要来源于三个方面：①______________________；②______________________；③______________________.系统误差的基本特点是：实验结果对真实值的偏差总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小，减小系统误差的方法有：改善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法.偶然误差的产生原因及特点.偶然误差是由于各种偶然因素对___________和___________的影响而产生的.偶然误差的特点是：有时偏大，有时偏小，但它遵循一定的统汁规律，多次测量时，比真实值大和比真实值小的机会是均等的，减小偶然误差的方法有：___________，取___________值.通常将足够多次数的测量结果的平均值作为该待测量的真实值，知识点3两种常用计时器(1)电磁打点计时器应使用___________V的交流电源；电火花计时器要使用___________V交流电源.(2)电火花计时器工作时，纸带运动受到的___________小，比电磁打点计时器___________小.(3)两种打点计时器都能记录物体运动的时间和位移，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置.知识点4实验研究匀变速直线运动的步骤(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路.(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面.实验装置见右图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行.(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次.(4)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T=0.1s，如图.正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中.(5)利用某一段时间的平均速度等于这段时问中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度.(6)增减所挂的钩码数，再做两次实验.知识点5数据处理及实验结论(1)由实验数据得出v-t图像，①根据表格中的v，t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示.②做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t图像，它是一条倾斜的直线.(2)由实验得出的v-t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，显然小车的v-t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系为v=kt+b，所以小车的速度随时间均匀变化.[友情提醒]拟合一条直线时，使各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，极个别偏离太大的点可舍弃.知识点6速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度，即a1=(x4-xl)/3T2,a2=(x5-x2)/3T2,a3=(x6-x3)/3T2,然后取平均值，即a平均=___________.这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性.(2)“平均速度法”求速度，即vn=___________，如图所示.(3)“图像法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v-t图像，直线的___________即为加速度.知识点7实验注意事项(1)交流电源的___________要符合要求.(2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的___________和更换___________.(3)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.(4)先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.(5)要防止钩码落地和小车跟滑轮___________，当小车到达滑轮前及时用手按住它.(6)牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度___________而使纸带上的点太少，或者加速度___________，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜.(7)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T=___________s(8)要多测几组数据，以尽量减小误差.(9)描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点.[特别注意]不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与第0个计数点的距离，再逐个计算x1，x2，x3，…，读数时应估读到毫米的下一位.知识点8实验误差分析(1)小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度.(2)纸带运动时打点不稳定引起测量误差.(3)纸带上计数点间距离测量带来的偶然误差（如距离较小时的测量误差）.(4)小车运动中受摩擦力变化产生误差.〖活学活练〗1、某同学设计了如图甲所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m’，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.(1)为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的______与______，计算a的运动学公式是______(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：a=(1+μ)mg/(m+m,+M)-μg.他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ，若要求a是m的一次函数，必须使上式中的______保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于__________________________________________；(3)实验得到a与m的关系如图乙所示，由此可知μ=___________________（取两位有效数字）.2、利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度，一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的￡值；所得数据如下表所示.0.5000.600O.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(ms-1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是：___________________(2)根据表中给出的数据，在图给出的坐标纸上画出s/t-t图线；(3)由所画出的s一t图线，得出滑块加速度的大小为a=____m/s2（保留两位有效数字）.4、某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA=16.6mm，sB=126.5mm，sD=624.5mm.若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为____s；(2)打C点时物体的速度大小为____m/s（取两位有效数字）；(3)物体的加速度大小为____（用sA、sB、sC和f表示）.5、物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点.(1)图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，O、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，根据图中数据计算得加速度a=________________（保留三位有效数字）.(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有___________.（填入所选物理量前的字母）A.木板的长度lB.木板的质量m1C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是________________________________.(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________________________（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数______________（填“偏大”或“偏小”）写出支持你的看法的一个论据：________________________________________________________________________________________________.6、如图甲为测量电动机匀速转动时的角速度的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机的转轴上，在电动机的带动下匀速转动，在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器.(1)请将下列实验步骤按先后排序：________________.①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触，②接通电火花计时器的电源，使它工作起来，③启动电动机，使圆形卡纸转动起来，④关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹，如图乙所示，写出角速度w的表达式，代入数据，得出w的测量值.(2)要得到角速度w的测量值，还缺少一个必要的测量工具，它是().A.秒表B.毫米刻度尺C.圆规D.量角器(3)写出w的表达式，并指出表达式中各个物理量的意义：_______________________________________________.(4)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠现象，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动，卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所