2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第一章 運(yùn)動的描述 勻變速直線運(yùn)動的研究 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動 一 基本原理與操作 圖1 認(rèn)識 兩種儀器 區(qū)別 兩種點(diǎn) 1 計(jì)時點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)時點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時器打在紙帶上的實(shí)際點(diǎn) 兩相鄰點(diǎn)間的時間間隔為0 02s 計(jì)數(shù)點(diǎn)是人們根據(jù)需要選擇一定數(shù)目的點(diǎn) 兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔由選擇點(diǎn)的個數(shù)而定 2 紙帶上相鄰兩點(diǎn)的時間間隔均相同 速度越大 紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)越稀疏 注意事項(xiàng)1 平行 紙帶和細(xì)繩要和木板平行 2 兩先兩后 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源 后讓小車運(yùn)動 實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源 后取下紙帶 3 防止碰撞 在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動 要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞 4 紙帶選取 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) 熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 例1 2016 海南單科 11 某同學(xué)利用圖2 a 所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時間的變化 物塊放在桌面上 細(xì)繩的一端與物塊相連 另一端跨過滑輪掛上鉤碼 打點(diǎn)計(jì)時器固定在桌面左端 所用交流電源頻率為50Hz 紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器連接在物塊上 啟動打點(diǎn)計(jì)時器 釋放物塊 物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動 打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶如圖 b 所示 圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個點(diǎn)未畫出 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動為勻加速運(yùn)動 回答下列問題 1 在打點(diǎn)計(jì)時器打出B點(diǎn)時 物塊的速度大小為 m s 在打出D點(diǎn)時 物塊的速度大小為 m s 保留2位有效數(shù)字 2 物塊的加速度大小為 m s2 保留2位有效數(shù)字 圖2 2 根據(jù)題意 該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動為勻加速運(yùn)動 則根據(jù)速度公式vD vB a 2T 代入數(shù)據(jù)整理可以得到a 2 0m s2 答案 1 0 560 96 2 2 0 變式訓(xùn)練1 1 如圖3所示為 探究小車速度隨時間的變化規(guī)律 的實(shí)驗(yàn)裝置圖 按照實(shí)驗(yàn)要求應(yīng)該 A 先釋放小車 再接通電源B 先接通電源 再釋放小車C 同時釋放小車和接通電源 2 本實(shí)驗(yàn)必須 A 要平衡摩擦力B 要求懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C 上述兩項(xiàng)要求都不需要 圖3 3 如圖4所示 在 探究小車速度隨時間的變化規(guī)律 實(shí)驗(yàn)中 從得到的紙帶中確定五個計(jì)數(shù)點(diǎn) 量得d1 8 00cm d2 17 99cm d3 30 00cm d4 44 01cm 每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是0 1s 則打C點(diǎn)時小車的速度vC m s 小車的加速度a m s2 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 圖4 解析 1 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該先接通電源 再釋放小車 選項(xiàng)B正確 2 本實(shí)驗(yàn)不是驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn) 只需要保持合力恒定即可 選項(xiàng)C正確 答案 1 B 2 C 3 1 12 0 熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新1 情景拓展 例2 2017 全國卷 22 某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)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(jì)時器 實(shí)驗(yàn)步驟如下 如圖5 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 當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時 用光電計(jì)時器測得光線被擋光片遮住的時間 t 圖5 圖6 解析 1 設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門的速度為v 2 由圖6可讀出vA 52 1cm s 圖線的斜率 即a 16 3cm s2 變式訓(xùn)練2 某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖7甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運(yùn)動時的加速度 實(shí)驗(yàn)過程如下 在斜面上鋪上白紙 用圖釘固定 把滴水計(jì)時器固定在小車的末端 在小車上固定一平衡物 調(diào)節(jié)滴水計(jì)時器的滴水速度 使其每0 2s滴一滴 以滴水計(jì)時器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn) 在斜面頂端放置一淺盤 把小車放在斜面頂端 把調(diào)好的滴水計(jì)時器盛滿水 使水滴能滴入淺盤內(nèi) 隨即在撤去淺盤的同時放開小車 于是水滴在白紙上留下小車運(yùn)動規(guī)律的點(diǎn)跡 小車到達(dá)斜面底端時立即將小車移開 圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶 用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是x01 1 40cm x12 2 15cm x23 2 91cm x34 3 65cm x45 4 41cm x56 5 15cm 試問 1 滴水計(jì)時器的原理與課本上介紹的 原理類似 2 由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時刻的瞬時速度v4 m s 小車的加速度a m s2 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 圖7 解析 1 由題意知滴水計(jì)時器的原理與打點(diǎn)計(jì)時器原理類似 2 可把小車的運(yùn)動看做是勻變速直線運(yùn)動 則 解得a 0 19m s2 答案 1 打點(diǎn)計(jì)時器 2 0 200 19 1 如圖8所示 甲 乙兩種打點(diǎn)計(jì)時器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的計(jì)時儀器 光電計(jì)時器像打點(diǎn)計(jì)時器一樣 也是一種研究物體運(yùn)動情況的計(jì)時儀器 其結(jié)構(gòu)如圖丙所示 a b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置 當(dāng)一輛帶有擋光片的小車從a b間通過時 光電計(jì)時器就可以顯示擋光片的擋光時間 某同學(xué)在 探究小車速度隨時間變化規(guī)律 的實(shí)驗(yàn)中 做了一個U形遮光板如圖丁所示 兩個遮光片寬度均為L 5mm 將此U形遮光板裝在小車上 讓小車做勻變速直線運(yùn)動通過靜止的光電計(jì)時器 實(shí)驗(yàn)時測得兩次遮光時間分別為 t1 0 10s t2 0 05s 從第一個遮光片遮光到第二個遮光片遮光經(jīng)過的時間t 1s 則 圖8 1 圖乙是 選填 電磁 或 電火花 打點(diǎn)計(jì)時器 電源采用的是 選填 交流4 6V 或 交流220V 2 第一個遮光片通過光電門的速度大小為 m s 第二個遮光片通過光電門的速度大小為 m s 3 小車做加速直線運(yùn)動的加速度大小為 m s2 解析 1 圖乙是電火花打點(diǎn)計(jì)時器 電源采用的是交流220V 答案 1 電火花交流220V 2 0 050 10 3 0 05 2 2015 全國卷 22 某同學(xué)用圖9 a 所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù) 已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50Hz 物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖 b 所示 圖中標(biāo)出了五個連續(xù)點(diǎn)之間的距離 圖9 1 物塊下滑時的加速度a m s2 打C點(diǎn)時物塊的速度v m s 2 已知重力加速度大小為g 為求出動摩擦因數(shù) 還必須測量的物理量是 填正確答案標(biāo)號 A 物塊的質(zhì)量B 斜面的高度C 斜面的傾角 答案 1 3 251 79 2 C 3 2017 全國卷 22 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動 用自制 滴水計(jì)時器 計(jì)量時間 實(shí)驗(yàn)前 將該計(jì)時器固定在小車旁 如圖10 a 所示 實(shí)驗(yàn)時 保持桌面水平 用手輕推一下小車 在小車運(yùn)動過程中 滴水計(jì)時器等時間間隔地滴下小水滴 圖 b 記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置 已知滴水計(jì)時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴 圖10 1 由圖 b 可知 小車在桌面上是 填 從右向左 或 從左向右 運(yùn)動的 2 該小組同學(xué)根據(jù)圖 b 的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動 小車運(yùn)動到圖 b 中A點(diǎn)位置時的速度大小為 m s 加速度大小為 m s2 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 解析 1 小車在阻力的作用下做減速運(yùn)動 由圖 b 知 從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小 所以小車在桌面上是從右向左運(yùn)動 答案 1 從右向左 2 0 190 038 4 2016 天津理綜 9 2 某同學(xué)利用圖11所示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動 1 實(shí)驗(yàn)中 必要的措施是 A 細(xì)線必須與長木板平行B 先接通電源再釋放小車C 小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D 平衡小車與長木板間的摩擦力 圖11 2 他實(shí)驗(yàn)時將打點(diǎn)計(jì)時器接到頻率為50Hz的交流電源上 得到一條紙帶 打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖12所示 每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn) 圖中未畫出 x1 3 59cm x2 4 41cm x3 5 19cm x4 5 97cm x5 6 78cm x6 7 64cm 則小車的加速度a m s2 要求充分利用測量的數(shù)據(jù) 打點(diǎn)計(jì)時器在打B點(diǎn)時小車的速度vB m s 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 圖12 解析 1 若細(xì)線與長木板不平行 隨著小車逐漸靠近滑輪 細(xì)線與水平方向的夾角增大 小車所受合力隨之變化 因此小車的加速度發(fā)生變化 即小車不做勻變速直線運(yùn)動 故細(xì)線必須與長木板平行 A選項(xiàng)必要 先接通電源 待打點(diǎn)計(jì)時器穩(wěn)定工作后再釋放小車 點(diǎn)跡按勻變速運(yùn)動規(guī)律顯現(xiàn)在紙帶上 若先釋放小車再接通電源 紙帶上開始階段沒有打點(diǎn) 紙帶上得到的點(diǎn)跡較少 也較密 不便測量 測量誤差也較大 故B項(xiàng)必要 該實(shí)驗(yàn)研究小車的勻變速直線運(yùn)動 與小車所受到的合力及合力大小的計(jì)算無關(guān) 故C D項(xiàng)不必要 2 交流電的頻率為f 50Hz 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T 0 1s 由逐差法可求小車的加速度 答案 1 AB 2 0 800 40