1、核心考点互动探究 目 录 ONTENTSC章末检测卷 实验一 研究匀变速直线运动 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 一、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二、实验原理与要求基本实验要求1实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸2实验步骤(1)按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面
2、；(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析3注意事项(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行(2)两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差产生的影响，加速度大小以能在约 50 cm 的纸带上清楚地取出 67 个计数点为宜规律方法总结1数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等(
3、2)处理的方法分析物体的运动性质测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质利用逐差法求解平均加速度(如图所示)a1x4x13T2，a2x5x23T2，a3x6x33T2 aa1a2a33.利用平均速度求瞬时速度：vnxn1xn2T.利用速度时间图象求加速度a作出速度时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b剪下相邻计数点间的纸带紧排在一起求解加速度2依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动(1)x1、x2、x3、xn 是相邻两计数点间的距离(2)x 是两个连续相等的时间间隔内的位移差：x1x2x1，x2x3x2，.(3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：
4、T0.02n s(打点计时器的频率为 50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)(4)xaT2，因为 T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度 a 也为恒量，所以 x 必然是个恒量这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等考点一 基本实验仪器及数据处理1打点计时器 打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器，目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和_计时器两种，它们所接电源均为频率为 50 Hz 的交流电源，但前者所接的电源电压为_V，后者所接的电源电压为_V，振针每隔_s 打下一点现在使用打点计时器测定物体的速度，当电源
5、频率低于 50 Hz 时，若仍按照 50 Hz 计算，则测出的速度值将比真实值_解析：打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器，目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种，它们所接电源均为频率为 50 Hz 的交流电源，但前者所接的电源电压为 46 V，后者所接的电源电压为 220 V，振针每隔 0.02 s 打下一点，当电源频率低于 50 Hz 时，打点时间间隔 T 大于 0.02 s，由 vxt可知实际计算中时间 t 偏小，则测出的速度值将比真实值大答案：电火花 46 220 0.02 大2数据处理(2019陕西西安模拟)在用打点计时器“研究匀变速
6、直线运动”的实验中，如图甲所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中 A、B、C、D、E 为相邻的计数点，而相邻计数点间还有 4 个点未画出打点计时器所接电源频率为 50 Hz.(1)根据_可以判定小车做匀加速运动(2)根据运动学有关公式可求得 vB_ m/s，vC_ m/s，vD_ m/s.(3)利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的 v-t 图线(以打 A 点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度 a_ m/s2.(4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是_ m/s，则此速度的物理意义是_解析：(1)由纸带上的点可以看出 xAB7.5 cm，xBC20.1 cm，xCD32.7 cm，
7、xDE45.3 cm，xDExCDxCDxBCxBCxAB12.6 cm，相邻相等时间间隔内的位移差相等，所以小车做匀加速直线运动(2)由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 T0.1 s，根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，则 vBxAC2T0.2760.2 m/s 1.38 m/s，vC xBD2T 0.6030.0750.2 m/s 2.64 m/s，vD xCE2T 1.0560.2760.2 m/s3.90 m/s.(3)作图时注意，尽量使描绘的点落在直线上，若不能落在直线上，尽量让其分布在直线两侧利用求得的数值作出小车的 v-t 图线(以
8、打 A 点时开始计时)，并根据图线斜率求出小车运动的加速度avt12.6 m/s2.(4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是零时刻的速度，为 0.12 m/s，此速度的物理意义是打点计时器打下计时点 A 时纸带对应的速度答案：(1)相邻相等时间间隔内的位移差相等(2)1.38 2.64 3.90(3)图见解析 12.6(4)0.12 打点计时器打下计时点 A 时纸带对应的速度规律方法利用纸带求物体加速度的两种方法1逐差法：根据 x4x1x5x2x6x33aT2(T 为相邻计数点之间的时间间隔)，求出 a1x4x13T2，a2x5x23T2，a3x6x33T2，然后取平均值，即 a a1a2a
9、33x4x5x6x1x2x39T2，a 即为物体的加速度2图象法：利用 vnxn1xn2T求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出 v-t 图象，用 v-t 图象的斜率求物体运动的加速度考点二 实验原理与实验操作3实验操作 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_.A把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E把小车停在靠近打点计时器处，接通
10、直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位在选好的起始点下面记作 0，往后第五个点作为计数点 1，依次标出计数点 2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离G根据公式 a1x4x13T2、a2x5x23T2、a3x6x33T2 及 aa1a2a33，求出 a解析：在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小系统误差又要减小偶然误差其中 E 项中的电源应采
11、用交流电源，而不是直流电源答案：ABCDFG4实验原理及操作 某人用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动安装调整好实验器材后，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，取几个计数点，如图乙中 a、b、c、d 等点测出 x1、x2、x3结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(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，在下列器材中，必须使用的有_(填选项前字母)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(2)实验
12、操作中，下列合理选项是()A先通电，后释放小车B先释放小车，后通电C本实验需要垫高长木板一端以平衡摩擦力D本实验不需要垫高长木板一端以平衡摩擦力(3)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则 x1、x2、x3 的关系是_，已知打点计时器所用交流电频率为 50 Hz，刻度尺测得相邻各点间的距离为 x13.62 cm，x24.75 cm，x35.88 cm，x47.01 cm，小车的加速度是_ m/s2(计算结果保留三位有效数字)(4)如果实际电源频率低于 50 Hz，则加速度的计算结果比实际_(选填“偏大”“偏小”或“不影响”)解析：(1)本实验用到了打点计时器，那么就应该配备交流电源，这样
13、才可以在纸带上周期性的打点，又因为要测量两点之间的距离，所以还会用到测量长度的工具即刻度尺，所以选 A、D.(2)为了充分合理利用纸带，应该先打开电源，然后再释放小车，因为本实验是研究匀变速直线运动，只要运动中加速度恒定即可，所以没有必要平衡摩擦力，故选 A、D.(3)由于小车做匀加速运动，所以相邻相等时间内的位移差是恒定的，即 x2x1x3x2，由 xaT2，代入数据可得 a1.13 m/s2.(4)如果实际电源频率低于 50 Hz，则表示在测量时间的时候把时间测小了，由 axT2，得测得的加速度偏大答案：(1)AD(2)AD(3)x2x1x3x2 1.13(4)偏大规律总结1在研究匀变速直
14、线运动的实验中，只需保证小车做匀变速直线运动，与加速度的大小和决定其大小的因素无关，因此没必要要求小车的质量远大于钩码的质量及平衡摩擦力2为了减小误差，在相邻两段 x 不严格相等的情况下，计算加速度时应用逐差法考点三 实验创新设计高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情境因此，要在夯实基础实验的基础上注意迁移、创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题创新角度实验装置图创新解读(2017高考全国卷)1.滑块在斜面上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度2.挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度实验原理的创新(2015高考全国卷)1.物块在斜面
15、上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度2.由纸带确定物块的加速度3.结合牛顿第二定律求动摩擦因数创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新(2016高考全国卷)1.重物自由下落靠重力获得加速度2.交流电源的频率可选3.利用电源的频率 f 和纸带信息求重物的瞬时速度和下落的重力加速度.实验器材的创新(2017高考全国卷)1.用滴水针头替代打点计时器打纸带2小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动.5.(2017高考全国卷)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车在小车运动过程中，滴
16、水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的 6 个水滴的位置(已知滴水计时器每 30 s内共滴下 46 个小水滴)(a)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动小车运动到图(b)中 A 点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_m/s2.(结果均保留两位有效数字)解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的(2)滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小
17、水滴，其滴水的时间间隔为 T 30 s46123 s根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中 A点位置时的速度大小为 vA0.1170.133223 m/s0.19 m/s.由逐差法可得，小车运动的加速度大小为 a0.1500.1170.1330.1004232m/s20.037 m/s2.答案：(1)从右向左(2)0.19 0.0376(2017高考全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜
18、面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用 s 表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示，v 表示滑块在挡光片遮住光线的 t 时间内的平均速度大小，求出 v；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出 v -t 图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用 a 表示滑块下滑的加速度大小，用 vA 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 v 与 vA、a 和 t 的关系式为 v _.(2)由图(c)可求得，vA_cm/s，a_cm/s2.(结果保留三位有效数字)解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得v tvAt12a(t)2，则 v vA12at.(2)由 v vA12at 结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为 vA，将图线延长与纵轴相交，得 vA52.1 cm/s，图线的斜率等于12a，即12a53.3452.415035103 cm/s2，求得 a16.3 cm/s2.答案：(1)vAa2t(2)52.1 16.3章末检测卷 点击进入word.