2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1 實(shí)驗(yàn)原理 研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 最基本的是測(cè)出位移和時(shí)間的關(guān)系 運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 對(duì)紙帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 2 器材與裝置 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 刻度尺 1 器材 小車 細(xì)繩 鉤碼 一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板 電源 導(dǎo)線 紙帶 復(fù)寫紙片 2 裝置 按圖S1 1所示安裝實(shí)驗(yàn)儀器 讓帶有紙帶的小車 在重物的拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng) 分析實(shí)驗(yàn)所得的紙帶 圖S1 1 3 儀器安裝 1 把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上 并使滑輪伸出桌面 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端 連接好電路 2 把一條細(xì)繩拴在小車上 細(xì)繩跨過(guò)定滑輪 下邊掛上合適的鉤碼 把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并把它的一端固定在小車的后面 實(shí)驗(yàn)裝置如圖S1 1所示 放手后 看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行 4 測(cè)量與記錄 接通電源 放開小車 1 把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 先 后 讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 換上新紙帶 重復(fù)三次 2 從三條紙帶中選擇一條比較理想的 舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn) 從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開始確定計(jì)數(shù)點(diǎn) 為了計(jì)算方便和減小誤差 通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位 正確使用刻度尺測(cè)量每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 并填入設(shè)計(jì)的表格中 3 利用某一段時(shí)間的 等于這段時(shí)間中間時(shí)刻 平均速度 的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 4 增減所掛鉤碼數(shù) 再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次 5 速度 加速度的求解方法 圖S1 2 aT2 2 平均速度法 求速度 得到如圖S1 3所示的紙帶 相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T 第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vn 即vn 圖S1 3 3 圖象法 求加速度 即由 平均速度法 求出多個(gè)點(diǎn)的速度 畫出如圖S1 4所示的v t圖象 直線的斜率即為加速度 圖S1 4 1 開始時(shí)要把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 再讓小車運(yùn)動(dòng) 以 便在紙帶上打下足夠的點(diǎn) 2 先接通電源再放開小車 3 選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶 在紙帶上選擇點(diǎn)間間隔較大的一 段內(nèi)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn) 并做好標(biāo)記供分析用 4 將紙帶平放在水平桌面上 用刻度尺測(cè)量任一計(jì)數(shù)點(diǎn)到 基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離并做好記錄 分段測(cè)量會(huì)增大誤差 5 小車的加速度宜適當(dāng)大些 可以減小長(zhǎng)度測(cè)量誤差 一 般能在約50cm的紙帶上清楚取7 8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 6 紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦 考點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)原理與操作 典題1 2016年天津卷 某同學(xué)利用如圖S1 5所示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 圖S1 5 1 實(shí)驗(yàn)中 必要的措施是 A 細(xì)線必須與長(zhǎng)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(zhǎng)木板間的摩擦力 2 他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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S1 6所示 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn) 圖中未畫出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 則小車的加速度a m s2 要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB m s 計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字 圖S1 6 解析 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 否則小車不做勻變速直線運(yùn)動(dòng) A正確 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先接通電源 待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車 B正確 此實(shí)驗(yàn)中只需保證小車做勻加速運(yùn)動(dòng) 不用考慮小車與鉤碼的質(zhì)量關(guān)系及平衡摩擦力的問(wèn)題 C D錯(cuò)誤 答案 1 AB 2 0 800 40 考點(diǎn)2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1 數(shù)據(jù)處理的方法有 1 公式法 2 圖象法 2 實(shí)驗(yàn)誤差分析 本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有計(jì)數(shù)點(diǎn)間距和打點(diǎn)周期 因此誤差主要來(lái)源于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離的測(cè)量和電源頻率的不穩(wěn)定性 1 交流電源的頻率變化引起誤差交流電源的頻率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí) 打點(diǎn)周期會(huì)隨之變化 頻率升高時(shí) 打點(diǎn)周期減小 由于計(jì)算時(shí)仍按照原打點(diǎn)周期值 各點(diǎn) 2 位移的測(cè)量引起誤差如果各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移較小或相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移之差較小 位移測(cè)量的相對(duì)誤差就會(huì)較大 從而導(dǎo)致速度和加速度的測(cè)量誤差較大 典題2 如圖S1 7所示 是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶 紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的頻率f 50Hz 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 圖S1 7 1 下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B C F時(shí)小車的瞬時(shí)速度 請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度 計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字 2 以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn) 在坐標(biāo)圖S1 8中畫出小車的速度 時(shí)間圖線 圖S1 8 3 根據(jù)你畫出的小車的速度 時(shí)間圖線計(jì)算出小車的加速 度a m s2 計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字 4 如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f 49Hz 而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道 由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測(cè)量值比實(shí)際值偏 填 大 或 小 答案 1 0 8640 928 2 如圖D1所示 3 0 64 4 大圖D1 方法技巧 1 利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù)在v t坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描出各點(diǎn) 2 用直線將各點(diǎn)連接起來(lái) 不在直線上的點(diǎn)盡量對(duì)稱地分 布在直線兩側(cè) 3 注意圖象是否過(guò)原點(diǎn) 2 利用圖象求解加速度的方法 1 v t圖象的斜率即為物體的加速度 2 為使結(jié)果更精確 應(yīng)選兩距離較遠(yuǎn) 讀數(shù)較準(zhǔn)確的兩點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 1 利用光電門 光電門與計(jì)時(shí)器相連可以測(cè)出遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間 速度 兩光電門同時(shí)與計(jì)時(shí)器相連 可測(cè)出滑塊在兩光電門間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 相對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 光電門對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)無(wú)影響 測(cè)量結(jié)果精度更高 2 利用頻閃照片和滴水法頻閃照片和滴水法記錄了物體經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間運(yùn)動(dòng)的位移 其數(shù)據(jù)處理的方法與紙帶的處理完全一樣 2 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 滑塊在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 因滑塊釋放位置固定 如圖S1 9所示滑塊經(jīng)過(guò)光電門乙的瞬時(shí)速度vt不變 故由光電門乙向上的逆運(yùn)動(dòng)為勻減 合此式可求加速度a 圖S1 9 3 數(shù)據(jù)處理方法的創(chuàng)新 考向1 利用滴水法測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度和速度 典題3 2017年新課標(biāo) 卷 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng) 用自制 滴水計(jì)時(shí)器 計(jì)量時(shí)間 實(shí)驗(yàn)前 將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁 如圖S1 10甲所示 實(shí)驗(yàn)時(shí) 保持桌面水平 用手輕推一下小車 在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴 圖乙記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置 已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴 甲 乙 圖S1 10 1 由圖乙可知 小車在桌面上是 填 從右向 左 或 從左向右 運(yùn)動(dòng)的 2 該小組同學(xué)根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng) 小車運(yùn)動(dòng)到圖乙中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為 m s 加速度大小為 m s2 計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 s s 所以A點(diǎn)位 解析 1 小車在阻力的作用下 做減速運(yùn)動(dòng) 由圖乙知 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(dòng) 2 已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴 所以相鄰兩水滴間的時(shí)間間隔為 t 3045 23 置的速度為 vA 0 117 0 1332 t m s 0 19m s 根據(jù)逐差法可 求加速度 x4 x5 x1 x2 6a t 2 解得a 0 038m s2 答案 1 從右向左 2 0 190 038 考向2 利用頻閃照片測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度和速度 典題4 2017年廣東茂名高三質(zhì)檢 如圖S1 11所示是某同學(xué)研究小球下落時(shí)的頻閃照片 頻閃儀每隔0 1s閃光一次并進(jìn)行拍照 照片中小球靜止時(shí)在位置1 某時(shí)刻釋放小球 下落中的小球各位置與位置1的距離如圖中所標(biāo)的數(shù)據(jù) 單位 cm 實(shí)驗(yàn)過(guò)程并沒(méi)有錯(cuò)誤 但該同學(xué)發(fā)現(xiàn)圖中數(shù)據(jù)存在以下問(wèn)題 和位置2的距離為1 23cm 比4 90cm小很多 你對(duì)此問(wèn)題的 解釋是 下落中小球在位置3的速度為 m s 小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為 m s2 計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字 圖S1 11 答案 小球在位置2時(shí)下落的時(shí)間小于0 1s 1 47 9 80 考向3 利用光電門測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度和速度 典題5 2017年甘肅張掖第一次診斷 物理小組的同學(xué)用如圖S1 12所示的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)定重力加速度 實(shí)驗(yàn)器材有底座 帶有標(biāo)尺的豎直桿 光電門1和光電門2組成的光電計(jì)時(shí)器 其中光電門1更靠近小球釋放點(diǎn) 小球釋放器 可使小球無(wú)初速釋放 網(wǎng)兜 實(shí)驗(yàn)時(shí)可用兩光電門測(cè)量小球從光電門1運(yùn)動(dòng)至光電門2的時(shí)間t 并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離h 圖S1 12 圖S1 13 1 使用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖S1 13所示 則小球的直徑為 cm 2 改變光電門1的位置 保持光電門2的位置不變 小球經(jīng)過(guò)光電門2的速度為v 不考慮空氣阻力 小球的加速度為重力加速度g 則h t g v四個(gè)物理量之間的關(guān)系為h 根據(jù)圖線可求出重力加速度的大小為 解析 1 小球的直徑為d 11mm 16 0 05mm 11 80mm 1 180cm