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1、2022年高考物理一輪復(fù)習 第04講 練習使用打點計時器 研究勻變速直線運動(講)
1.直線運動的有關(guān)概念、規(guī)律是本章的重點,勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用及v—t圖象是本章的難點。
2.注意本章內(nèi)容與生活實例的結(jié)合,通過對這些實例的分析、物理情境的構(gòu)建、物理過程的認識,建立起物理模型,再運用相應(yīng)的規(guī)律處理實際問題。
3.本章規(guī)律較多,同一試題往往可以從不同角度分析,得到正確答案,多練習一題多解,對熟練運用公式有很大幫助。
第04講 練習使用打點計時器 研究勻變速直線運動
1.了解打點計時器的構(gòu)造,會使用打點計時器.
2.會計算紙帶上各點的瞬時速度.
3.會利用紙帶計算加速度.
2、
4.會用圖象法探究小車速度與時間的關(guān)系,并能根據(jù)圖象求加速度.
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、刻度尺、導線、電源、復(fù)寫紙片.
2. 實驗步驟
(1)按照實驗原理圖所示實驗裝置,把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端,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??吭诖螯c計時器處,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)換紙帶反復(fù)做三次,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)
3、目的
通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度,確定物體的運動性質(zhì)等.
(2)處理的方法
①分析物體的運動性質(zhì)——測量相鄰計數(shù)點間的距離,計算相鄰計數(shù)點距離之差,看其是否為常數(shù),從而確定物體的運動性質(zhì).
②利用逐差法求解平均加速度
,,?
③利用平均速度求瞬時速度:
④利用速度—時間圖象求加速度
4. 注意事項
(1)平行:紙帶、細繩要和木板平行.
(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,防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞.
(4)減小誤差:小車的加速度宜適當大些,可以減小長度的測量誤
4、差,加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6~7個計數(shù)點為宜.
a.作出速度—時間圖象,通過圖象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.
5. 依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速運動的方法
(1)x1、x2、x3……xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離.
(2)Δx是兩個連續(xù)相等的時間里的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2….
(3)T是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔:T=0.02n(打點計時器的頻率為50 Hz,n為兩計數(shù)點間計時點的間隔數(shù)).
(4)Δx=aT2,因為T是恒量,做勻變速直線運動的小車的加速度a也為恒量,所以Δx必然是個恒量.這表明
5、:只要小車做勻加速直線運動,它在任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差就一定相等.
★典型案例★在某次實驗中,圖1所示為一次記錄小車運動情況的紙帶,其中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.1 s。
(1)根據(jù)紙帶上相等時間間隔位移差為________,可判定小車做____________運動。
(2)計算各點瞬時速度,vB=______ m/s,vC=______ m/s,vD=________ m/s。
(3)以打A點為計時起點,在圖2所示坐標中作出小車的v-t圖線_______,并根據(jù)圖線求出a=_____。
(4)圖線與縱軸交點的物理意義是_____
6、___________。
【答案】 定值 計數(shù)點間距依次增大 勻加速直線 1.38 2.64 3.90 12.6 m/s2
【解析】(1)由圖示紙帶可知:BC-AB=CD-BC=DE-CD=12.6cm,由此可知,物體在相鄰相等時間間隔內(nèi)的
(3)應(yīng)用描點法作圖,v-t圖象如圖所示,
(4)v-t圖線延長與縱軸相交,交點速度表示計數(shù)點A對應(yīng)的速度.
【點睛】熟練應(yīng)用勻變速運動規(guī)律,即可正確求出物體的瞬時速度;本題的難點是作v-t圖象,求加速度,一定要掌握描點法作圖的方法.
★針對練習1★在做“研究勻變速直線運動”的實驗中:
(1)如圖所示,是某同學由
7、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(shù)點間還有四個點沒有畫出,打點計時器打點的時間間隔T=0.02 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm.
下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度,請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度_______; _______.
位置
B
C
D
E
F
速度(m·s-1)
0.737
0.801
0.994
(2)以A點為計時起點,在坐標圖中畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線_
8、________.
(3)根據(jù)你畫出的小車的速度—時間關(guān)系圖線計算出的小車的加速度a=________m/s2.
【答案】 0.864 m/s 0.928 m/s 圖像:
0.65 m/s2.
【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度知
(2)以A點為計時起點,在坐標圖中畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線
(3)小車的加速度
★針對練習2★研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖(a)所示,其中斜面傾角θ可調(diào),打點計時器的工作頻率為50HZ,紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)所示,圖中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。
(1)部分實驗步驟如下:
A.測量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶
B.接通電源,待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車
C.將小車依靠在打點計時器附近,小車尾部與紙帶相連
D.把打點計時器固定在平板上,讓紙穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是:__________(用字母填寫)。
(2)圖(b)中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=_________s。
(3)為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車加速度大小的計算式應(yīng)為a=__________(用T、s1、s2、s3、s4、s5、s6表示)。
【答案】 DCBA 0.1s
點睛:“逐差法”可充分利用數(shù)據(jù),減小誤差。