2020版高考物理一轮复习第1章实验1研究匀变速直线运动教学案新人教版.pdf
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1、实验一 研究匀变速直线运动实验一 研究匀变速直线运动 1实验目的 (1)练习正确使用打点计时器,学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 (2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(xaT2)。 (3)测定匀变速直线运动的加速度。 2实验原理 (1)打点计时器 作用:计时仪器,当所用交流电源的频率f50 Hz 时,每隔 0.02 s 打一次点。 工作条件Error! 处理纸带数据时区分计时点和计数点:计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计 数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点,要注意“每 5 个点取一个计数点”与“每隔 4 个点取一个计数点”取点方法是一样的,时间间隔均为 0.1 s。 (2
2、)匀变速直线运动的判断 沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4, 若xx2x1x3 x2x4x3,则说明物体在做匀变速直线运动,且 xaT2。 利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度,作出物体运动的vt图象。若vt图象 是一条倾斜的直线,则说明物体的速度随时间均匀变化,即做匀变速直线运动。 3实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、 刻度尺、导线、交流电源、复写纸片。 4实验步骤 (1)把带有滑轮的长木板平放在实验桌上(如图所示)。 (2)把打点计时器固定在长木板的一端,将纸带穿过打点计时器限位孔。 (3)将小车停
3、在靠近打点计时器的位置,用细绳一端连小车,另一端挂上适当的钩码。 (4)先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动打点,小车停止运动后立即关闭电源。 (5)换上新的纸带,重复实验两次。 5数据处理 (1)计算速度 根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,求各计数点瞬时速度: vA,vB,vC等。 x1x2 2T x2x3 2T x3x4 2T (2)作vt图象 建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,根据数据描点。画一条直线,让这条 直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点舍去。 (3)计算加速度 方法一:根据a,先求出各点的速度,作出vt图象,计算图线
4、的斜率即加速度。 v t 方法二:根据a,将纸带数据分成时间相等的两大段,设图中相邻计数点的时间间 x T2 隔是T,则a。 x4x5x6x1x2x3 3T2 6注意事项 (1)使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。 (2)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。 (3)先接通电源,计时器工作稳定后,再释放小车,当小车停止运动时及时断开电源。 (4)实验时要防止钩码落地,小车与滑轮碰撞。 (5)选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集部分,适当选取计数点。 (6)在画图象时,注意坐标轴单位长度的选取,使图象分布在坐标平面的大部分面积上。 使图象中的点尽量均匀分布在图线两侧。 考点一| 实验原理与操
5、作 1 打点计时器要求 : 电磁打点计时器用 “46 V,50 Hz” 交流电源, 电火花计时器用 “220 V,50 Hz”交流电源。 2本实验操作顺序提示:木板计时器小车通电断电。 3考查操作的热点问题是:先通电再放小车,先断电再取纸带。 考点对练 1在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,用打点计时器在纸带上打的点记录了小 车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下: A拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源; B将打点计时器固定在长木板上,并接好电路; C把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的钩码; D小车停止运动后,直接取下纸带; E将纸带固定在小车尾
6、部,并穿过打点计时器的限位孔; F换上新纸带,再重复操作两次,然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。 其中错误或遗漏的步骤有: (1)_; (2)_。 将以上步骤完善后,其合理的顺序为_ _。 解析:实验过程中应先接通电源,再放开纸带;取纸带前应先断开电源,所以错误的步 骤是 A、D。该实验步骤中合理的顺序为 BECADF。 答案:(1)A 中应先接通电源,再放开纸带 (2)D 中取纸带前应先断开电源 BECADF 2某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。 甲 乙 实验步骤如下: A安装好实验器材; B让小车拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一系列点,重复几次,选出一条点迹
7、 比较清晰的纸带,从便于测量的点开始,每五个点取一个计数点,如图乙中a、b、c、d等点 ; C测出x1、x2、x3、。 结合上述实验步骤,请完成下列问题: (1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩 码、导线及开关外,在下列的仪器和器材中,必须使用的有_。(填选项代号) A电压合适的 50 Hz 交流电源 B电压可调的直流电源 C秒表 D刻度尺 E天平 F重锤 G弹簧测力计 H滑动变阻器 (2)如果小车做匀加速直线运动,所得纸带如图乙所示,则x1、x2、x3的关系是_, 已知打点计时器打点的时间间隔是T,则打c点时小车的速度大小是_。 解析:(1)由实验
8、原理及打点计时器使用方法知,必须使用的有电压合适的 50 Hz 交流电 源,即 A;刻度尺用于测量纸带上计数点间的距离,即 D。 (2)因小车做匀加速直线运动,所以x3x2x2x1,即 2x2x1x3。c点是bd段的时间 中点,则打c点小车的速度等于该段的平均速度,vc。 x2x3 10T 答案:(1)AD (2)x3x2x2x1(或 2x2x1x3) x 2x3 10T 考点二| 数据处理及误差分析 1计算时应注意的问题 (1)时间间隔:“相邻两个计数点间有 4 个点”或“每 5 个点取 1 个计数点”的含义:相 邻计数点间的时间间隔为 0.1 s。 (2)单位换算:本实验长度测量数据一般是
9、“厘米” ,要换算成“米” 。 (3)有效数字:按有效数字的要求取计算结果。 2减小实验误差的措施 (1)舍弃点密集部分,适当选取计数点。 (2)多测几组数据,用尽量多的数据计算。 (3)将纸带分成等时的两大段处理,与逐差法取平均值结果相同。 (4)作vt图象时,要适当选取坐标轴的单位长度,使图象分布在坐标平面尽量大的面积 上。 考点对练 1某同学利用图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。 甲 (1)实验中,必需的措施是_。 A细线必须与长木板平行 B先接通电源再释放小车 C小车的质量远大于钩码的质量 D平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz 的交流电源上
10、, 得到一条纸带, 打出的部分 计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有 4 个点,图中未画出)。s13.59 cm,s24.41 cm,s3 5.19 cm,s4 5.97 cm,s5 6.78 cm,s6 7.64 cm。 则 小 车 的 加 速 度a _m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB _m/s。(结果均保留 2 位有效数字) 乙 解析:(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时,为顺利完成实验,保证实验效 果,细线与长木板要平行,否则小车受力会发生变化,选项 A 正确;为打的点尽量多些,需 先接通电源,再释放小车,选项 B 正确;本题中只要保证
11、小车做匀变速运动即可,无须保证 小车质量远大于钩码的质量,选项 C 错误;同理,小车与长木板间可以有不变的摩擦力,无 须平衡摩擦力,选项 D 错误。故必需的措施是 A、B 选项。 (2)由s4s13aT2、s5s23aT2、s6s33aT2知加速度a s4s5s6s1s2s3 9T2 0.80 m/s2 打B点时小车的速度vB0.40 m/s。 s1s2 2T 答案:(1)AB (2)0.80 0.40 2(2019邯郸模拟)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计 时器所用电源的频率是 50 Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再依 次选 6 个点作为计
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