2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第1章運(yùn)動的描述勻變速直線運(yùn)動實驗1研究勻變速直線運(yùn)動教案

1、實驗一研究勻變速直線運(yùn)動1實驗?zāi)康?1)練習(xí)正確使用打點(diǎn)計時器，會利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動。(2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法(xat2)。(3)測定勻變速直線運(yùn)動的瞬時速度、加速度。2實驗原理(1)打點(diǎn)計時器作用：計時儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f50 hz時，每隔0.02 s打一次點(diǎn)。工作條件處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點(diǎn)和計數(shù)點(diǎn)：計時點(diǎn)是指打點(diǎn)計時器在紙帶上打下的點(diǎn)。計數(shù)點(diǎn)是指測量和計算時在紙帶上所選取的點(diǎn)，要注意“每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的，時間間隔均為0.1 s。(2)勻變速直線運(yùn)動的判斷沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時間t內(nèi)的位移分別為x

2、1、x2、x3、x4，若xx2x1x3x2x4x3，則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，且xat2。利用“平均速度法”確定多個點(diǎn)的瞬時速度，作出物體運(yùn)動的vt圖象。若vt圖象是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動。3實驗器材電磁打點(diǎn)計時器(或電火花計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片。4實驗步驟(1)放長木板：把帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上(如圖所示)。(2)定打點(diǎn)計時器：把打點(diǎn)計時器固定在長木板的一端，將紙帶穿過打點(diǎn)計時器限位孔。(3)掛鉤碼：將小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置，用細(xì)繩一端連小車，另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼。

3、(4)打點(diǎn)：先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動打點(diǎn)，小車停止運(yùn)動后立即關(guān)閉電源。(5)重復(fù)：換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次。5數(shù)據(jù)處理(1)計算速度根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，求各計數(shù)點(diǎn)瞬時速度：va，vb，vc等。(2)作vt圖象建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)。畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(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)計算加速度方法一：根據(jù)a，先求出各點(diǎn)的速度，作出vt圖象，計算圖線的斜率即加速度。方法二：根據(jù)a，將紙帶數(shù)據(jù)分成時間相等的兩大段，設(shè)圖中相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔是t，則a。6注意事項(1)直線

4、：使紙帶、小車、細(xì)繩和定滑輪在一條直線上。(2)釋放：開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器。(3)兩先兩后：先接通電源，計時器工作穩(wěn)定后，再釋放小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動時先斷開電源，后取下紙帶。(4)防碰撞：實驗時要防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞。(5)紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點(diǎn)。(6)準(zhǔn)確作圖：在畫圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，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兩側(cè)。 教材原型實驗1(2021重慶新高考適應(yīng)性考試)某小組用打點(diǎn)計時器研究小車的勻變速直線運(yùn)動，該打點(diǎn)計時器電源的頻率為50 hz，在打好的紙帶上每5個點(diǎn)標(biāo)記一個

5、計數(shù)點(diǎn)，標(biāo)記結(jié)果如圖所示。a、b、c、d為連續(xù)選擇的計數(shù)點(diǎn)，其位置分別為20.0 mm、34.0 mm、53.0 mm和77.0 mm。則(1)圖中相鄰兩計數(shù)點(diǎn)的時間間隔是_ s；(2)打b點(diǎn)時小車的速度大小是_ m/s；(3)小車運(yùn)動的加速度大小是_ m/s2。解析(1)打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期為t0.02 s，相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔t5t0.1 s。(2)勻變速直線運(yùn)動中，中間時刻速度等于平均速度，所以b點(diǎn)速度為vb0.165 m/s。(3)根據(jù)逐差法求解加速度a m/s20.5 m/s2。答案(1)0.1(2)0.165(3)0.52研究小車勻變速直線運(yùn)動的實驗裝置如圖(a)所示，其中斜面

6、傾角可調(diào)。打點(diǎn)計時器的工作頻率為50 hz。紙帶上計數(shù)點(diǎn)的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個記錄點(diǎn)未畫出。(a)(b)(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(diǎn)計時器工作穩(wěn)定后放開小車。c將小車?？吭诖螯c(diǎn)計時器附近，小車尾部與紙帶相連。d把打點(diǎn)計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔。上述實驗步驟的正確順序是：_(用字母填寫)。(2)圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計數(shù)點(diǎn)的時間間隔t_ s。(3)計數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v5_。(4)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_。解析本題是研究小車做勻變速直線運(yùn)動的實驗，根據(jù)一段時間內(nèi)的

7、平均速度等于中間時刻的瞬時速度及利用逐差法求加速度解決問題。(1)實驗步驟的正確順序是d、c、b、a。(2)電源的工作頻率f50 hz，所以打點(diǎn)周期t0 s0.02 s，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)的時間間隔t5t00.1 s。(3)計數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時速度等于計數(shù)點(diǎn)4、6間的平均速度，故v5。(4)為了減小誤差，計算小車的加速度利用逐差法，即s4s13a1t2，s5s23a2t2，s6s33a3t2，a。答案(1)dcba(2)0.1(3)(4) 拓展創(chuàng)新實驗實驗器材創(chuàng)新(2020重慶市部分區(qū)縣第一次診斷)某實驗小組利用如圖甲實驗裝置測量物體運(yùn)動的加速度大小。甲乙(1)如圖乙，用20分度的游標(biāo)卡尺測得遮光條的

8、寬度d_cm。(2)實驗時，用刻度尺測量出圖示位置遮光條與光電門間距離s，然后將滑塊由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間為t，則可計算出滑塊運(yùn)動過程的加速度大小為_。(用題給物理量字母表示)解析(1)20分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.05 mm，讀數(shù)由主尺和游標(biāo)尺兩部分組成。游標(biāo)尺零刻度線的左側(cè)整毫米為10 mm，游標(biāo)上第19根線與主尺對齊，190.05 mm0.95 mm，讀數(shù)為10 mm0.95 mm10.95 mm1.095 cm。(2)滑塊經(jīng)過光電門擋住光的時間極短，則可用平均速度代替瞬時速度，滑塊的瞬時速度為v，滑塊由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，由速度位移關(guān)系v2022as，

9、聯(lián)立可得：a。答案(1)1.095(2)創(chuàng)新點(diǎn)解讀：本題的創(chuàng)新點(diǎn)在于應(yīng)用光電計時器處理運(yùn)動的瞬時速度取代應(yīng)用紙帶分析計算速度，使實驗操作更便捷，數(shù)據(jù)處理更準(zhǔn)確。實驗設(shè)計創(chuàng)新某同學(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、光電計時器。(a)(b)實驗步驟如下：如圖(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，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t；用s表示擋光片沿運(yùn)動方向的長度如圖(b)所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的

10、t時間內(nèi)的平均速度大小，求出；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟、；多次重復(fù)步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出 t圖，如圖(c)所示。(c)完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用va表示擋光片前端到達(dá)光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與va、a和t的關(guān)系式為_。(2)由圖(c)可求得，va_cm/s，a_cm/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)是t時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，va為t時間內(nèi)的初速度，根據(jù)速度公式得vaavat。(2)由vaat結(jié)合題圖(c)可知，圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為va，將圖線延長與縱軸相交，得va52.1

11、cm/s，圖線的斜率等于a，即a cm/s28.17 cm/s2，求得a16.3 cm/s2。答案(1)vat(2)52.116.3創(chuàng)新點(diǎn)解讀：本題的創(chuàng)新點(diǎn)可體現(xiàn)在三處：(1)利用重力的作用效果提供動力取代鉤碼。(2)以光電計時器替代紙帶記錄數(shù)據(jù)。(3)利用t圖象處理數(shù)據(jù)替代vt圖象。實驗?zāi)康膭?chuàng)新(2020江蘇高考)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展實驗探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如題圖1所示。圖1圖2(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是_。(2)下列主要操作步驟的正確順序是_

12、。(填寫各步驟前的序號)把刻度尺豎直固定在墻上捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置打開手機(jī)攝像功能，開始攝像(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如題圖2所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此測得重力加速度為_ m/s2。(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，_(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度。解析(1)要測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣刃枰M量減小空氣阻力的影響，所以密度大體積小的小鋼球最適合；(2)要完成實驗首先應(yīng)該將刻度尺

13、豎直固定在墻上，安裝好三腳架，調(diào)整好手機(jī)攝像頭的位置；因為下落時間很短，所以一定要先打開攝像頭開始攝像，然后在將小球從刻度尺旁靜止釋放，故順序為；(3)由三張圖片讀出小球上邊緣所在位置的刻度分別為2.00 cm，26.00 cm,76.70 cm；小球做自由落體運(yùn)動，根據(jù)xgt2可得g m/s29.61 m/s2；(4)因為就算小球偏離了豎直方向，但是小球在豎直方向上的運(yùn)動依然是自由落體運(yùn)動，對實驗結(jié)果無影響，故仍能用前面的方法測量出重力加速度。答案(1)小鋼球(2)(3)9.61(9.59.7)(4)仍能創(chuàng)新點(diǎn)解讀：本題的創(chuàng)新點(diǎn)在于測量目的，由根據(jù)紙帶測定物體運(yùn)動的加速度拓展為測重力加速度，

14、且與實際生活聯(lián)系更緊密。1.某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖(a)所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴)(a)(b)(1)由圖(b)可知，小車在桌面上是_(選填“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)果均保留兩位有效數(shù)字)解析(1)小車運(yùn)動

15、時由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計時器滴下水滴的間距逐漸變小，因此小車從右向左運(yùn)動。(2)滴水的時間間隔t s0.67 s小車運(yùn)動到a點(diǎn)位置時的瞬時速度va m/s0.19 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/s20.037 m/s2因此加速度的大小為0.037 m/s2。答案(1)從右向左(2)0.190.0372用圖(甲)所示的實驗裝置來測量勻變速直線運(yùn)動的加速度。(甲)(乙)(1)實驗的主要步驟：用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d，結(jié)果如圖(乙)所示，讀得d_ mm。用刻度尺測量a點(diǎn)到光電門所在位置b點(diǎn)之間的水平距離x?；瑝K從a點(diǎn)靜止釋放(已知砝碼落地前擋

16、光片已通過光電門)。讀出擋光片通過光電門所用的時間t。改變光電門的位置，滑塊每次都從a點(diǎn)靜止釋放，測量相應(yīng)的x值并讀出t值。(2)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，以x為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙中作出x圖線如圖(丙)所示，求得該圖線的斜率k_ m1s2；由此進(jìn)一步求得滑塊的加速度a_ ms2。(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(丙)解析(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，擋光片的寬度d6 mm100.05 mm6.50 mm。(2)該圖線的斜率k104 m1s22.38104 m1s2；滑塊通過光電門時的速度v，由v22ax可得x，則k，可求得滑塊的加速度a0.503 ms2。答案(1)6.50(2)2.381040

17、.5033某同學(xué)利用滑塊在氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖(a)所示，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、數(shù)字計時器、光電門等。導(dǎo)軌下方兩支點(diǎn)間的距離為l，實驗步驟如下：圖(a)圖(b)(1)開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)光電門a記錄的遮光時間_(填“大于”“小于”或“等于”)光電門b記錄的遮光時間時，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光片寬度d，如圖(b)所示，d_ cm；(3)在導(dǎo)軌左支點(diǎn)下加一高度為h的墊塊，讓滑塊從導(dǎo)軌頂端滑下，記錄遮光片經(jīng)過a、b兩處光電門的遮光時間t1、t2及遮光片從a運(yùn)動到b所用的時間t12，可求出重力加速度g_(用題中給出的物理量符號表示)；(4)分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重力加速度的測量值比該地的實際值偏小。寫出一條產(chǎn)生這一結(jié)果的可能原因：_。解析(1)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平后，輕推滑塊能做勻速直線運(yùn)動，則滑塊通過兩光電門的時間應(yīng)相等。(2)