實(shí)驗(yàn)：勻變速直線運(yùn)動(dòng) 學(xué)案- 高考物理一輪復(fù)習(xí)

1、 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)題型一： 紙帶的數(shù)據(jù)處理如圖所示為研究物體勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙袋根據(jù)紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(1)若=0,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)若=C(常量C不為零),物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)(3)若，物體做變速直線運(yùn)動(dòng)2.求紙帶上某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度(設(shè)T為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔)(1)利用公式求解,如打第2點(diǎn)時(shí)物體的速度為(2)求端點(diǎn)位置的瞬時(shí)速度可利用求解,如3.利用逐差法求物體的加速度(1)對(duì)于數(shù)據(jù)完整的處理:若紙帶段數(shù)是偶數(shù)段:若紙帶段數(shù)是奇數(shù)段:舍棄紙帶的第一段或最后一段,再利用逐差法計(jì)算(2)對(duì)于數(shù)據(jù)不完整的處理:4.利用圖像法求加速度作出物體的圖像,根據(jù)圖線的斜率

2、表示加速度進(jìn)行求解注意:若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率大于50Hz,則加速度和速度的測(cè)量值均小于加速度和速度的實(shí)際值；若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率小于50Hz,則加速度和速度的測(cè)量值均大于加速度和速度的實(shí)際值。針對(duì)訓(xùn)練1.在“利用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中.(1)下述器材中不需要的是_(用代號(hào)表示).220V交流電源 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 秒表 小車 帶滑輪的長(zhǎng)木板 紙帶 天平刻度尺(2)如圖所示是某同學(xué)“研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”時(shí)得到的一條紙帶(實(shí)驗(yàn)中交流電源的頻率為50Hz),依照打點(diǎn)的先后順序取計(jì)數(shù)點(diǎn)為1、2、3、4、5、6、7，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出。測(cè)得：.打第2個(gè)計(jì)數(shù)

3、點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小=_m/s(保留兩位有效數(shù)字)；.物體的加速度大小=_(保留兩位有效數(shù)字),如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交流電的頻率是，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么由此引起加速度的測(cè)量值比實(shí)際值偏_(填“大”或“小”).2.在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度”實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz交流電源上,某同學(xué)在打出的紙帶上按打點(diǎn)的先后順序每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn))。從A點(diǎn)開(kāi)始在每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開(kāi)分成五段(分別為、段),將這五段紙帶由長(zhǎng)到短緊靠但不重疊地粘在坐標(biāo)系中,如圖所示。(1)若把每一段紙帶的右上端連接起來(lái),結(jié)果得到一條傾斜的

4、直線,如圖所示,由圖可知紙帶做_運(yùn)動(dòng)。(2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A開(kāi)始計(jì)時(shí),為求出0.25s時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度,需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度？答:_(填“”“”“”“”“”）(3)若測(cè)得段紙帶的長(zhǎng)度為10.00cm，段紙帶的長(zhǎng)度為2.00cm,則可求出加速度的大小為_(kāi)(結(jié)果保留2位有效數(shù)字）3.某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度,電源頻率=50Hz.在紙帶上打出的點(diǎn)中,選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).因保存不當(dāng),紙帶被污染,如圖所示,A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離:=16.6mm、=126.5mm、=624.5mm.若無(wú)法再做實(shí)驗(yàn),可由以上信

5、息推知:(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)s；(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為_(kāi)m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為_(kāi)(用、和表示).4.某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車的加速度裝置如圖1所示,得到如圖2所示的紙帶。(1)下列說(shuō)法正確的是_.A.該實(shí)驗(yàn)操作中需要平衡摩擦力 B.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C.若先釋放小車后啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶上有足夠的點(diǎn),對(duì)加速度的計(jì)算沒(méi)有影響D.紙帶上記錄的第一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度可以不為零(2)該同學(xué)采用逐差法求小車加速度,在紙帶上,每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,只記錄了幾組數(shù)據(jù),如圖2所示。若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔為=0.02s,=1.48cm,=

6、3.49cm,=5.48cm,=7.49cm,由以上數(shù)據(jù)可知打下“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度=_m/s,小車的加速度=_。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字).5.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來(lái)。每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)s試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,估算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度,_m/s,_m/s,_m/s(保留3位有效數(shù)字)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),在圖示的坐標(biāo)系中作出小車的圖線,并根據(jù)圖線求出_。圖線與縱軸交點(diǎn)的速度是_m/s,此速度的物理意

7、義是_題型二：實(shí)驗(yàn)儀器或裝置的創(chuàng)新幾種常見(jiàn)的創(chuàng)新儀器或裝置圖：1.滴水計(jì)時(shí)器是通過(guò)每隔相等時(shí)間滴下一滴小水滴,相鄰水滴間的時(shí)間間隔相同,其原理和處理方式與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同2.光電門:用于記錄小球經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間,由于小球直徑較小,可以用小球直徑除以擋光時(shí)間作為小球通過(guò)時(shí)的瞬時(shí)速度；光電計(jì)時(shí)器:用于記錄小球經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的時(shí)間3.頻閃儀:通過(guò)調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率使頻閃照片的時(shí)間間隔和水滴下落的時(shí)間間隔相同。通過(guò)頻閃儀的周期確定相鄰水滴的時(shí)間針對(duì)訓(xùn)練1.某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁,如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕

8、推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖2記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴).(1)由圖2可知,小車在桌面上是_(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖2的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng).小車運(yùn)動(dòng)到圖2中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi),速度大小為_(kāi).(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)2.在暗室中用如圖1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、鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀,具體實(shí)驗(yàn)步驟如下: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。用頻閃儀發(fā)出白

9、閃光將水滴照亮,由大到小逐漸調(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。用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。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30Hz,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2所示,根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=_,H點(diǎn)的速度=_。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差有(答出一條即可)_.3.某研究性學(xué)習(xí)小組用圖1所示裝置來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?主要操作如下:安裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上；打開(kāi)試

10、管夾,由靜止釋放小鐵球,用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,并用刻度尺(圖上未畫出)測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的高度,計(jì)算出小鐵球通過(guò)兩光電門間的平均速度；保持光電門1的位置不變,改變光電門2的位置,重復(fù)的操作,測(cè)出多組(、),計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平均速度；畫出圖像。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn),回答如下問(wèn)題(1)設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時(shí)的速度為,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?則小鐵球通過(guò)兩光電門間平均速度的表達(dá)式為_(kāi)(用、和表示)(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表：請(qǐng)?jiān)趫D2坐標(biāo)紙上畫出圖像。(3)根據(jù)圖像,可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?_,小球通過(guò)光電門1時(shí)的速度為_(kāi).(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)4.如圖1所示,用包有白紙的質(zhì)量為的圓柱棒

11、代替紙帶和重物,蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng),代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后,圓柱棒豎直自由下落,毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫出記號(hào),如圖2所示,設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng)。測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為20.0mm、44.0mm、68.0mm、92.0mm、116.0mm、140.0mm,已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣,由此研究圓柱棒的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)以上內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：(1)毛筆畫相鄰兩條線的時(shí)間間隔=_s,圖2中的_(填“左”或“右”)端是圓柱棒的懸掛端。(2)根據(jù)圖2所給的數(shù)據(jù),可知毛筆畫下記號(hào)點(diǎn)D時(shí),圓柱下落的速度=_m/s；圓柱棒豎直下落的加速度=_。

12、(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)題型三：實(shí)驗(yàn)原理的遷移1.測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)一般先分析打點(diǎn)紙帶,根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出鐵塊的加速度，由求出鐵塊所受的合外力,進(jìn)而求出滑動(dòng)摩擦力,最后由求出2.測(cè)量加速度（1）先用遮光片的寬度除以擋光時(shí)間分別求出滑塊通過(guò)光電門甲、乙的速度即、最后由速度位移關(guān)系式求出加速度,即（2）先求出小球通過(guò)光電門1與光電門2間時(shí)的平均速度,再根據(jù)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間的平均速度”得,作出圖像,根據(jù)圖像斜率求出加速度.3.探究運(yùn)動(dòng)參量關(guān)系根據(jù)“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間的平均速度”得針對(duì)訓(xùn)練1.如圖(a),某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用

13、器材有:鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角,重力加速度和鐵塊下滑的加速度表示)。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)整木板與水平面的夾角使=30.接通電源,開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放鐵塊,鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下.多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶,如圖(b)所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出).重力加速度為9.80?？梢杂?jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)(結(jié)果保留2位小數(shù)）2.用如圖所示的裝置測(cè)重力加速度,實(shí)驗(yàn)中測(cè)出氣墊導(dǎo)軌的總長(zhǎng)為,滑塊緊靠在位置A時(shí),其遮光板與位置B處的光電門之間

14、的距離為.(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光板的寬度為,接通氣源,讓滑塊從A端由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),測(cè)出遮光板通過(guò)光電門的時(shí)間為,則滑塊下滑過(guò)程的加速度_.(2)實(shí)驗(yàn)中保持滑塊在導(dǎo)軌上靜止釋放的位置A不變,調(diào)節(jié)導(dǎo)軌頂端距水平面的高度,則滑塊上的遮光板通過(guò)光電門的遮光時(shí)間會(huì)發(fā)生改變,測(cè)出多組、的數(shù)據(jù)后,描點(diǎn)作出圖像,設(shè)圖像的斜率為,則重力加速度_.3.某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置,測(cè)量木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?(1)對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的操作要求,必需的有_.A.將長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端適當(dāng)墊高,平衡摩擦力 B.鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量C.要保證長(zhǎng)木板水平 D.細(xì)線與長(zhǎng)木板平行 E.開(kāi)始時(shí)木塊要靠

15、近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器F.接通電源的同時(shí)釋放木塊(2)按正確的操作要求進(jìn)行操作,打出的一條紙帶如圖所示,取計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4、5、6,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為,由于計(jì)數(shù)點(diǎn)3比較模糊,該同學(xué)只測(cè)出0、1間,1、2間,4、5間,5、6間的距離分別為、,則木塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi).(3)若木塊的質(zhì)量為,鉤碼質(zhì)量為,則木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)(用、表示).4.某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、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(zhǎng)度不同的擋光片、光電計(jì)時(shí)器.實(shí)驗(yàn)步驟如下:如圖1,將光電門固定在斜面下端附近:將一檔光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,將滑塊從斜

16、面上方由靜止開(kāi)始下滑；當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)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；用表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度(如圖2所示),表示滑塊在擋光片遮住光線的時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出；將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與中的位置相同,將滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟、；多次重復(fù)步驟；利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出圖像,如圖3所示。完成下列填空:(1)用表示滑塊下滑的加速度大小,用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、和的關(guān)系式為_(kāi).(2)由圖3可求得,_,_.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)答案一、題型一1. 0.17m/s 大2.（1）勻減速 （2）c （3） 所以大小為3.（1）0.1 （2）2.5 （3）由 可得 兩式聯(lián)立得 （1）C、D （2）設(shè)“2”“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離為則有解得cm 所以m/s 由于 ， 由逐差法得5. 0.1 0.138 0.264 0.390 1.26 0.02 開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)刻的速度二、題型二