高考物理大一輪復習 第一章 實驗一 研究勻變速直線運動

高考物理大一輪復習第一章實驗一研究勻變速直線運動課件第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日[實驗目的]用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。[實驗原理]知識梳理一、打點計時器1.作用:計時儀器,每隔0.02s打一次點。2.工作條件(1)電磁打點計時器:4~6V的交流電源。(2)電火花計時器:220V的交流電源。第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.紙帶上各點的意義(1)表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置。(2)通過研究紙帶上各點之間的間隔,可以判斷物體的運動情況。二、利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法1.沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間的不同時刻的速度分別為v1、v2、v3、v4、…若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…則說明物體在相等時間內速度的增量相等,

由此說明物體在做勻變速直線運動,即a=

=

=

=…2.沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內的位移分別為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動,且Δx=aT2。第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.“平均速度法”求速度vn=

,如圖所示。三、速度、加速度的求解方法2.“逐差法”求加速度a1=

,a2=

,a3=

,然后取平均值,

=

,這樣使所給數據全部得到利用,以提高準確性。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.“圖象法”求加速度由“平均速度法”求出多個點的速度,畫出v-t圖線,圖線的斜率即為加速度。[實驗器材]打點計時器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻

度尺、電源。[實驗步驟]1.把附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時

器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.把一條細繩拴在小車上,細繩跨過滑輪,并在繩的另一端掛上合適的鉤碼,

把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面,如圖所示。放

手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。

第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.把小車停在靠近打點計時器處,接通電源后,放開小車,讓小車拖著紙帶運

動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。取下紙帶,換上新紙帶,重復

實驗三次。4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在

后面便于測量的地方找一個開始點,以后依次每五個點取一個計數點,確定

好計數始點,并標明0、1、2、3、4、…測量各計數點到0點的距離x,并記

錄填入表中。位置編號012345t/s

x/m

v/(m·s-1)

第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日5.計算出相鄰的計數點之間的距離Δx1、Δx2、Δx3、…6.利用一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各

計數點1、2、3、4、5的瞬時速度,填入上面的表格中。7.增減所掛鉤碼數,再做兩次實驗。[數據處理及實驗結論]1.由實驗數據得出v-t圖象第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日根據表格中的v、t數據,在平面直角坐標系中仔細描點。作一條直線,使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的點,應均勻分布

在直線的兩側,這條直線就是本次實驗的v-t圖象,它是一條傾斜的直線如圖

所示。2.由實驗得出的v-t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律。有兩條途徑進行分析:第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日(1)小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線如圖所示,當時間增加相同的值Δt,

速度也會增加相同的值Δv,由此得出結論:小車的速度隨時間均勻變化。(2)既然小車的v-t圖象是一條傾斜的直線,那么v隨t變化的函數關系式為v=

kt+b,所以小車的速度隨時間均勻變化。[注意事項]1.交流電源的電壓及頻率要符合要求。2.實驗前要檢查打點計時器打點的穩(wěn)定性和清晰程度,必要時要調節(jié)振針

的高度和更換復寫紙。3.開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。4.先接通電源,計時器工作后,再放開小車,當小車停止運動時及時斷開電源。5.要防止鉤碼落地和小車跟定滑輪相撞,當小車到達定滑輪前及時用手按

住它。第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日6.牽引小車的鉤碼個數要適當,以免加速度過大而使紙帶上的點太少,或者

加速度太小,而使各段位移無多大差別,從而使誤差增大,加速度的大小以

能在50cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數點為宜。7.要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數點,一般在紙帶上每隔四

個點取一個計數點,即時間間隔為T=0.02×5s=0.1s。8.要多測幾組數據,盡量減小誤差。9.描點時最好用坐標紙,在縱、橫坐標軸上選取合適的單位,用細鉛筆認真

描點。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日[誤差分析]1.根據紙帶測量的位移有誤差。2.電源頻率不穩(wěn)定,造成相鄰兩點的時間間隔不完全相等。3.紙帶運動時打點不穩(wěn)定引起測量誤差。4.用作圖法,作出的v-t圖象并不是一條直線。5.木板的粗糙程度并非完全相同,這樣測量得到的加速度只能是所測量段

的平均加速度。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.(多選)在“研究勻變速直線運動”的實驗中,下列方法有助于減小實驗誤

差的是

(

)A.選取計數點,從比較清晰的點起,把每打5個點的時間間隔作為一個時間

單位B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上開始處密集的點,只利用點跡清晰、點間隔適當的那一部分

進行測量、計算D.適當增加掛在細繩下鉤碼的個數第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

答案

ACD選取計數點的優(yōu)點有兩個,一可以減小測量誤差,二使計時間隔變?yōu)?.1s,方便計算,因此A項正確;在實驗中,如果小車運動的加速度過

小,打出的點很密,長度測量的相對誤差較大,測量精確性降低,因此小車的

加速度應適當大些,而使小車加速度增大的常見方法是適當增加掛在細繩

下鉤碼的個數,以增大拉力,故B錯,D對;為了減小長度測量的誤差,舍去紙帶

上開始處過于密集,甚至分辨不清的點,因此C項正確。第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中,某同學的操作步驟如下,

其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏可編上序號G、H…)

。A.拉住紙帶,將小車移到靠近打點計時器處先放開紙帶,再接通電源B.將打點計時器固定在平板上,并接好電源C.把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下面吊著適當重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高,輕推小車,使小車能在平板上做加速運動F.將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善并按合理順序填寫在橫線上

第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日

答案見解析

解析

A中應先接通電源再放開紙帶,D中先斷開電源,使打點計時器停止工作,再取下紙帶;遺漏G,換上新紙帶重復實驗三次。正確合理順序為

BFECADG。第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.如圖所示,為某同學在做“研究勻變速直線運動”的實驗中由打點計時

器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計數點的時間

間隔為T=0.10s,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5

=9.61cm、x6=10.26cm,則A點處瞬時速度的大小是

m/s,小車運動

的加速度計算表達式為

,加速度的大小是

m/s2。(計算結果保留兩位有效數字)

第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日

解析由做勻變速直線運動的物體在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知vA=

=0.86m/s。由于x4-x1=3a1T2,x5-x2=3a2T2,x6-x3=3a3T2,故a=

=

=

代入數據得a=0.64m/s2。

答案

0.86

a=

0.64第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日4.一個小球沿斜面向下運動,用每隔

s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片,如圖所示,即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時

間間隔為

s,測得小球在幾個連續(xù)相等時間內的位移(數據見表),則

x1/cmx2/cmx3/cmx4/cm8.209.3010.4011.50第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日(1)小球在相鄰的相等時間內的位移差

(填“相等”或“不相

等”),小球的運動性質屬

直線運動。(2)甲、乙兩同學計算小球加速度方法如下:甲同學:a1=

,a2=

,a3=

,a=

乙同學:a1=

,a2=

,a=

你認為甲、乙中哪位同學的計算方法較準確?

,加速度值為

。

答案

(1)相等勻加速(勻變速)

(2)乙同學

1.10m/s2

解析

(1)由表中數據可知,x4-x3=x3-x2=x2-x1=1.10cm,故小球做勻加速直線第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日運動。(2)乙同學采用逐差法求加速度,較準確,加速度值為a=

=1.10m/s2。

答案

(1)相等勻加速(勻變速)

(2)乙同學

1.10m/s2

解析

(1)由表中數據可知,x4-x3=x3-x2=x2-x1=1.10cm,故小球做勻加速直線第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日典例1某同學用如圖甲所示裝置測量重力加速度g,所用交流電頻率為50Hz。在所選紙帶上取某點為0號計數點,然后每隔4個計時點取一個計數點,

所有測量數據及其標記符號如圖乙所示。

一、實驗原理和實驗誤差的分析重難突破甲乙第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日該同學用兩種方法處理數據(T為相鄰兩計數點的時間間隔):方法A:由g1=

,g2=

,…,g5=

,取平均值

=8.667m/s2;方法B:由g1=

,g2=

,g3=

,取平均值

=8.673m/s2。從數據處理方法看,在x1、x2、x3、x4、x5、x6中,對實驗結果起作用的:方法A

中有

;方法B中有

。因此,選擇方法

(選填“A”或“B”)更合理,這樣可以減少實驗的

(選填“系統(tǒng)”或

“偶然”)誤差。本實驗誤差的主要來源有

(試舉出兩條)。第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日

解析方法A的實質:

=

/5=

方法B的實質:

=

/3=

故方法A中2個數據起作用,方法B中6個數據起作用。

答案

x1、x6或37.5mm、193.5mm

x1、x2、x3、x4、x5、x6或37.5mm、69.0mm、100.5mm、131.5mm、163.0mm、193.5mm

B偶然阻力

(空氣阻力、振針的阻力、限位孔的阻力、復寫紙的阻力等)、交流電頻率

波動、長度測量、數據處理方法等第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、實驗數據的處理典例2某同學在研究小車的運動實驗中,獲得一條點跡清楚的紙帶,如圖

所示,已知打點計時器每隔0.02s打一個點,該同學選擇

了A、B、C、D、E、F六個計數點,測量數據如圖中所示,單位是cm。(1)小車做什么運動?(2)試計算瞬時速度vB、vC、vD、vE各多大?(3)計算小車的加速度多大?第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日

解析

(1)因為相鄰相等時間內的位移差Δx=BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE=常數,所以小車做勻加速運動。(2)由圖可知,相鄰計數點的時間間隔T=2×0.02s=0.04s由求瞬時速度的方法可得:vB=

=

m/s=0.415m/s,vC=

=

m/s=0.495m/s,vD=

=

m/s=0.575m/s,vE=

=

m/s=0.655m/s。第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日(3)畫v-t圖象,如圖所示,描點、擬合得到直線,由圖象可得a=2.0m/s2。

答案

(1)勻加速運動

(2)0.415m/s

0.495m/s

0.575m/s

0.655m/s

(3)2.0m/s2第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日三、實驗的改進與創(chuàng)新典例3利用圖所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度。一斜面上

安裝有兩個光電門,其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處,光電門甲的位

置可移動。當一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時,與兩個光電門都相連

的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t。改變光電門甲

的位置進行多次測量,每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑,并用米尺測

量甲、乙之間的距離s,記下相應的t