（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)1 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)教學(xué)案

《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)1 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)1 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)教學(xué)案（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)一　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。 (2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法(Δx＝aT2)。 (3)測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 2．實(shí)驗(yàn)原理 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ①作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)。 ②工作條件 ③處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)。計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)，要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的，時(shí)間間隔均為0.1 s。 (2)勻變速直線

2、運(yùn)動(dòng)的判斷 ①沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3…，則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且Δx＝aT2。 ②利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象。若v-t圖象是一條傾斜的直線，則說(shuō)明物體的速度隨時(shí)間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 3．實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫(xiě)紙片。 4．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)放長(zhǎng)木板：把帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上(如圖所示)。 (2)定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木

3、板的一端，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔。 (3)掛鉤碼：將小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，用細(xì)繩一端連小車(chē)，另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼。 (4)打點(diǎn)：先接通電源，后釋放小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)后立即關(guān)閉電源。 (5)重復(fù)：換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 5．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)計(jì)算速度 根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度，求各計(jì)數(shù)點(diǎn)瞬時(shí)速度： vA＝，vB＝，vC＝等。 (2)作v-t圖象 建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)。畫(huà)一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)舍去。 (3)計(jì)算加速度

4、 方法一：根據(jù)a＝，先求出各點(diǎn)的速度，作出v-t圖象，計(jì)算圖線的斜率即加速度。 方法二：根據(jù)a＝，將紙帶數(shù)據(jù)分成時(shí)間相等的兩大段，設(shè)圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是T，則a＝。 6．注意事項(xiàng) (1)使紙帶、小車(chē)、細(xì)繩和定滑輪在一條直線上。 (2)開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 (3)先接通電源，計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)，當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開(kāi)電源。 (4)實(shí)驗(yàn)時(shí)要防止鉤碼落地，小車(chē)與滑輪碰撞。 (5)選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 (6)在畫(huà)圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上。使圖象中的點(diǎn)盡量均勻分布在圖線

5、兩側(cè)。 實(shí)驗(yàn)原理與操作 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要求：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用“4～6 V,50 Hz”交流電源，電火花計(jì)時(shí)器用“220 V,50 Hz”交流電源。 2．本實(shí)驗(yàn)操作順序提示：木板—計(jì)時(shí)器—小車(chē)—通電—斷電。 3．考查操作的熱點(diǎn)問(wèn)題是：先通電再放小車(chē)，先斷電再取紙帶。 [題組訓(xùn)練] 1．在探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄了小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)的步驟如下： A．拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，放開(kāi)紙帶，再接通電源； B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并接好電路； C．把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼；

6、 D．小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)后，直接取下紙帶； E．將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔； F．換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有： (1)__________________________________________________； (2)___________________________________________________。 將以上步驟完善后，其合理的順序?yàn)開(kāi)_____________________ ___________________________________________

7、___________。 [解析]　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶；取紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源，所以錯(cuò)誤的步驟是A、D。該實(shí)驗(yàn)步驟中合理的順序?yàn)锽ECADF。 [答案]　(1)A中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶　(2)D中取紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源　BECADF 2．(1)某同學(xué)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源為_(kāi)_______。 A．220 V的交流電 B．6 V以下的交流電 C．220 V的直流電 D．6 V以下的直流電 (2)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，打出的紙帶如圖所示，則可大致判斷小車(chē)做________(選填“勻速”或“勻變速”)直線運(yùn)動(dòng)

8、，這是因?yàn)開(kāi)_________________________； 計(jì)算小車(chē)的加速度大小a＝________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源為6 V以下的交流電，選項(xiàng)B正確。 (2)根據(jù)打出的紙帶中兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差恒定，可大致判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。利用Δx＝aT2，T＝5×0.02 s＝0.1 s，可得小車(chē)的加速度大小a＝0.30 m/s2。 [答案]　(1)B　(2)勻變速　兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差恒定　0.30 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1．計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)時(shí)間間隔：“相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)”或

9、“每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的含義：相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s。 (2)單位換算：本實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度測(cè)量數(shù)據(jù)一般是“厘米”，要換算成“米”。 (3)有效數(shù)字：按有效數(shù)字的要求取計(jì)算結(jié)果。 2．減小實(shí)驗(yàn)誤差的措施 (1)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 (2)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，用盡量多的數(shù)據(jù)計(jì)算。 (3)將紙帶分成等時(shí)的兩大段處理，與逐差法取平均值結(jié)果相同。 (4)作v-t圖象時(shí)，要適當(dāng)選取坐標(biāo)軸的單位長(zhǎng)度，使圖象分布在坐標(biāo)平面盡量大的面積上。 [題組訓(xùn)練] 1．(2019·邯鄲模擬)某同學(xué)在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50 Hz，在實(shí)驗(yàn)中得到

10、一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，他把某一點(diǎn)記作O，再依次選6個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)以A、B、C、D、E和F，如圖甲所示。 甲　　　　　　　　　　乙 (1)由實(shí)際的紙帶測(cè)得C、D兩點(diǎn)相距2.70 cm，D、E兩點(diǎn)相距2.90 cm，則在打D點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度是________m/s。 (2)該同學(xué)分別算出打各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度，然后根據(jù)數(shù)據(jù)在v-t坐標(biāo)系中描好點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出小車(chē)的v-t圖象，并求出小車(chē)的加速度a＝________m/s2。 [解析]　(1)vD＝＝1.4 m/s。 (2)v-t圖象如圖所示。 由圖象的斜率知a＝＝5 m/s2。 [答案]　(1)1.4　(2)如圖所示　5

11、2．在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G 7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)，圖中沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T(mén)＝0.02 s的交流電源。他經(jīng)過(guò)測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如下表： 速度/(m·s－1) 0.122 0.164 0.205 0.250 0.289 對(duì)應(yīng)點(diǎn) B C D E F (1)計(jì)算vF的公式為vF＝________(用已知量字母表示)。 (2)根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t＝0，可作出v-t圖象，并求物體

12、的加速度a＝________m/s2。 (3)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f＝51 Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 [解析]　(1)每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，故相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t＝5T＝0.1 s。利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得vF＝＝。 (2)作出v-t圖象(圖象略)，根據(jù)圖線斜率可解得a＝≈0.42 m/s2。 (3)如果在某次實(shí)驗(yàn)中，交流電的頻率為51 Hz>50 Hz，則實(shí)際打點(diǎn)周期變小，由Δx＝at2得，加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比偏小。 [答案]　(1)　(2)0.42　(3)偏

13、小 實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，即所謂情境新而知識(shí)舊。因此做實(shí)驗(yàn)題應(yīng)注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)以下創(chuàng)新點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 (a)　　　　　　　　　(b) 1.滑塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度。 2.擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度作為滑塊速度。 3.平均速度的大小與擋光片的長(zhǎng)度有關(guān)。 1．物塊在斜面上靠重力的分力與摩擦力的合力獲得加速度。 2.由紙帶確定物塊的加速度。 3.結(jié)合牛頓第二定律求動(dòng)摩擦因數(shù)。 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 1.用滴水針頭替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶。 2.

14、小車(chē)在水平桌面上因摩擦做勻減速運(yùn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新 1.鐵球靠重力產(chǎn)生加速度。 2.鐵球由A到B的時(shí)間可由數(shù)字毫秒表讀出。 3.鐵球的加速度由 -t圖線分析得出。 [題組訓(xùn)練] 1．光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開(kāi)始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來(lái)。圖乙中MN是水平桌面，Q是長(zhǎng)木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長(zhǎng)木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén)，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出，長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長(zhǎng)木板的頂端滑下，光電門(mén)1、2各自連

15、接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2 s和4.0×10－3 s。用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示。 甲　　　　　　　乙　　 　　　 丙 (1)滑塊的寬度d＝________ cm。 (2)滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1＝________ m/s，滑塊通過(guò)光電門(mén)2時(shí)的速度v2＝________ m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是滑塊通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)的________，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將________的寬度減小一些。 [解析]　(1)d＝

16、10 mm＋0.05 mm×2＝10.10 mm＝1.010 cm。 (2)v1＝＝ m/s＝1.0 m/s v2＝＝ m/s＝2.5 m/s。 (3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些。 [答案]　(1)1.010　(2)1.0　2.5　(3)平均速度　滑塊 2．某探究小組為了研究小車(chē)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(chē)旁，如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)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(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的

17、位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴) (a) (b) (1)由圖(b)可知，小車(chē)在桌面上是________(選填“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(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______m/s，加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計(jì)時(shí)器滴下水滴的間距逐漸變小，因此小車(chē)從右向左運(yùn)動(dòng)。 (2)滴水的時(shí)間間隔T＝ s≈0.67 s 小車(chē)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)位置時(shí)的瞬時(shí)速度 vA＝＝ m/s≈0.19

18、 m/s 根據(jù)逐差法，共有5組數(shù)據(jù)，舍去中間的一組數(shù)據(jù)， 則加速度a＝＝ m/s2≈－0.037 m/s2 因此加速度的大小為0.037 m/s2。 [答案]　(1)從右向左　(2)0.19　0.037 3．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動(dòng)，光電門(mén)位于鋼球的下方，二者的中心處在同一豎直線上。將此時(shí)鋼球球心位置記為A點(diǎn)，光電門(mén)中心位置記為O點(diǎn)，AO間距離為h。 　　　 　甲　　　　　　　乙　　　　　　　　丙 (1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)定小鋼球的直徑如圖乙所示，可知鋼球的直徑大小為d＝________mm。

19、 (2)斷開(kāi)電磁鐵開(kāi)關(guān)，小鋼球由靜止開(kāi)始下落，下落過(guò)程中通過(guò)位于O點(diǎn)處的光電門(mén)，由數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄鋼球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δt?？捎杀磉_(dá)式v＝________得到小鋼球球心通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度。 (3)將光電門(mén)向下移動(dòng)一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過(guò)光電門(mén)時(shí)數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間Δt1和此時(shí)光電門(mén)與O點(diǎn)間距離x1。 (4)重復(fù)步驟(3)，得到若干組Δt和x的數(shù)值。 (5)在 -x坐標(biāo)中描點(diǎn)連線，得到如圖丙所示直線并計(jì)算出其斜率大小為1.6×105，根據(jù)此斜率值，可以得到當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值為_(kāi)_______m/s2。 (6)本實(shí)驗(yàn)在獲得鋼球球心通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度時(shí)存在誤差，

20、測(cè)量的速度值________(選填“大于”“等于”或“小于”)球心通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度的真實(shí)值。 (7)(多選)下列可以減小速度誤差的方式有________(填選項(xiàng)字母)。 A．增大AO間的距離h B．減小AO間的距離h C．換用直徑大一些的小鋼球 D．換用直徑小一些的小鋼球 [解析]　(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)11.000 mm。 (2)用很短時(shí)間的平均速度表示瞬時(shí)速度v＝。 (5)由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得＝2gh， 整理得＝h， 則＝1.6×105，解得重力加速度g＝9.68 m/s2。 (6)小球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于對(duì)應(yīng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，其一定小于位移中點(diǎn)的瞬時(shí)速度(球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度)。 (7)通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度適當(dāng)?shù)拇笮?，有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以A、D兩項(xiàng)正確。 [答案]　(1)11.000　(2)　(5)9.68　(6)小于　(7)AD 9