2022屆備戰(zhàn)老高考一輪復(fù)習(xí)文科物理實驗一 測量做直線運動物體的瞬時速度 研究勻變速直線運動 課件

大一輪復(fù)習(xí)講義第一章運動的描述勻變速直線運動實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度

研究勻變速直線運動1.會正確使用打點計時器，學(xué)會利用紙帶上的點跡求物體的速度和

加速度.2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法.【目標要求】內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN實驗技能儲備考點一教材原型實驗考點二拓展創(chuàng)新實驗實驗技能儲備01一、打點計時器1.作用：計時儀器，當(dāng)所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔

s打一次點.2.結(jié)構(gòu)(1)電磁打點計時器(如圖1)圖10.02(2)電火花計時器(如圖2)圖23.工作條件：電磁打點計時器：

交變電源電火花計時器：

交變電源8V220V二、實驗：研究勻變速直線運動1.實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、

、導(dǎo)線、

電源.2.實驗過程(1)按照實驗裝置，把打點計時器固定在長木板

的一端，接好電源；(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先

，后

；刻度尺交變無滑輪接通電源放開小車(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復(fù)實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析.3.數(shù)據(jù)處理(1)求物體的速度與加速度②利用逐差法求解平均加速度__________________________.③利用速度—時間圖像求加速度a.作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解物體的加速度；b.剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度.(2)依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動①x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離.②Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….③若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動.④Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.4.注意事項(1)平行：紙帶、細繩要與長木板平行.(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶.(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞.(4)減小誤差：小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜.(5)小車從靠近打點計時器位置釋放.考點一教材原型實驗02例1

(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖3所示.已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出.在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是___點.在打出C點時物塊的速度大小為______m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數(shù)字).圖3A0.2330.75根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點對應(yīng)的刻度為1.20cm，C點對應(yīng)的刻度為3.15cm，D點對應(yīng)的刻度為5.85cm，E點對應(yīng)的刻度為9.30cm，AB＝1.20cm，BC＝1.95cm，CD＝2.70cm，DE＝3.45cm.解析根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是A點.1.某同學(xué)用圖4甲所示裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律，他采用電火花計時器進行實驗.跟進訓(xùn)練圖412(1)請在下面列出的實驗器材中，選出本實驗中不需要的器材填在橫線上(填編號)________.②③⑦①電火花計時器②天平③低壓交變電源④細繩和紙帶⑤砝碼、托盤和小車⑥刻度尺⑦停表⑧一端帶有滑輪的長木板解析本實驗不需要天平測量質(zhì)量，電火花計時器應(yīng)使用220V交變電源，也不需要用停表測時間，故不需要的器材為②③⑦.12(2)安裝好實驗裝置后，先__________，再_________.紙帶上打出一系列點，其中一段如圖乙所示，可知紙帶的____(填“左”或“右”)端與小車相連.接通電源釋放小車左解析正確的操作順序是先接通電源，再釋放小車，不能顛倒，紙帶上和小車相連的一端先被打點，此時紙帶速度較小，點間距離較小，故左端與小車相連.12(3)如圖乙所示的紙帶上，A、B、C、D、E為紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間時間間隔為0.1s，則vB＝______m/s，a＝_____m/s2.0.260.4122.(2018·北京卷·21改編)用圖5所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律.圖5主要實驗步驟如下：a.安裝好實驗器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復(fù)幾次.b.選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當(dāng)作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖6中A、B、C、D、E、F……所示.圖612c.通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖7所示.圖712結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務(wù)：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有____和___(填選項前的字母).A.電壓合適的50Hz交變電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝碼)CA12解析打點計時器使用的是交變電源，故選A，不選B；相鄰打點間的時間是已知的，故不選D；計數(shù)點間的距離需要用刻度尺測量，故選C；由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)，故不選E.12(2)在圖中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應(yīng)的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標點，并畫出v—t圖像.答案如圖所示解析連線時要讓盡量多的點在一條直線上.12(3)觀察v—t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是__________________________.v—t圖像斜率的物理意義是_______.解析可以依據(jù)v—t圖像是傾斜的直線(斜率一定)，即小車的速度隨時間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運動；v—t圖像的斜率表示加速度.小車的速度隨時間均勻變化加速度12(4)描繪v—t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動.用平均速度

表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是_________(選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”).越小越好有關(guān)12但Δx過小，測量誤差增大，因此選取的Δx大小與速度測量的誤差有關(guān).1203考點二拓展創(chuàng)新實驗圖8對本實驗的改進創(chuàng)新的方法1.實驗器材的改進及速度的測量方法(如圖8)圖92.獲得加速度方法的改進長木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖9甲、乙所示

靠重物的拉力獲得加速度.3.用氣墊導(dǎo)軌代替長木板.4.用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器代替打點計時器.通過以上裝置的改進能最大限度地減少因長木板和打點計時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動，以提高實驗的精確度.例2

(2017·全國卷Ⅱ·22)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時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、光電計時器.圖10實驗步驟如下：①如圖10(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τ谛泵娴奈恢?，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，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，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利用實驗中得到的數(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光電門時解析設(shè)擋光片末端到達光電門的速度為v，(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)52.116.6解析由題圖(c)可讀出vA≈52.1cm/s，即a≈16.6cm/s2.

3.(2020·江蘇卷·11)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展實驗探究.用手機拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖11所示.跟進訓(xùn)練圖11(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是________.小鋼球解析小鋼球受到的空氣阻力最小，可近似認為做自由落體運動.345(2)下列主要操作步驟的正確順序是__________.(填寫各步驟前的序號)①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機固定在三角架上，調(diào)整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，開始攝像①③④②解析安裝好器材后，先打開手機攝像功能，再由靜止釋放小球.這類似于使用打點計時器時先接通電源，再釋放紙帶，故順序是①③④②.345(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如圖12所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為

s，刻度尺的分度值是1mm，由此測得重力加速度為__________________m/s2.圖129.6(9.5～9.7均可)345解析由題圖讀得x1＝2.50cm，x2＝26.50cm，x3＝77.20cm，解得g≈9.6m/s2.345(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，________(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度.仍能解析釋放時手抖動，導(dǎo)致小球的運動偏離了豎直方向，但在小球下落過程中，小球豎直分運動仍然是加速度為重力加速度g的運動，故仍能用(3)問的方法測出重力加速度.3454.(2020·北京市高三一模)研究物體做勻變速直線運動的情況可以用打點計時器，也可以用光電傳感器.(1)一組同學(xué)用打點計時器研究勻變速直線運動，打點計時器使用的交變電源的頻率是50Hz，打點計時器在小車拖動的紙帶上打下一系列點跡，以此記錄小車的運動情況.①打點計時器的打點周期是______s.3450.02②圖13甲為某次實驗打出的一條紙帶，其中1、2、3、4為依次選中的計數(shù)點(各相鄰計數(shù)點之間有四個點跡).根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù)可知，打點計時器在打出計數(shù)點3時小車的速度大小為______m/s，小車做勻加速直線運動的加速度大小為______m/s2.0.53圖131.4345由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小345(2)另一組同學(xué)用如圖乙所示裝置研究勻變速直線運動.滑塊放置在水平氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)，并通過跨過定滑輪的細線與一沙桶相連，滑塊與定滑輪間的細線與氣墊導(dǎo)軌平行.滑塊上安裝了寬度為3.0cm的遮光條，將滑塊由靜止釋放，先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過第一個光電門的時間為0.015s，通過第二個光電門的時間為0.010s，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為0.250s.則滑塊的加速度大小為______m/s2，若忽略偶然誤差的影響，測量值與真實值相比______(選填“偏大”“偏小”或“相同”).4.0偏小345遮光條通過第二個光電門的速度為則滑塊的加速度大小為由實驗原理可知，運動時間為遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間，由于存在阻力，滑塊與遮光條做勻加速運動時的速度變化量偏小，所以測量值與真實值相比偏小.3455.(2020·山東卷·13)2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度.某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計了如下實驗，測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?實驗步驟如下：①如圖14甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺(圖中未畫出).圖143