高三物理研究勻變速直線運(yùn)動

1、實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動一、考情直播1、考點(diǎn)整合考點(diǎn)1測定物體運(yùn)動的加速度、求某時刻的速度（1） 實(shí)驗(yàn)原理 測定物體做勻變速直線運(yùn)動最基本的是測出位移和時間的關(guān)系，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，對紙帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 紙帶 打點(diǎn)計(jì)時器圖1-5-1（2） 器材與裝置器材：小車，細(xì)繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，打點(diǎn)計(jì)時器，低壓交流電源，導(dǎo)線，紙帶，米尺，細(xì)繩，復(fù)寫紙片裝置：按圖1-5-1所示安裝實(shí)驗(yàn)儀器，讓帶有紙帶的小車在重物的拉動下運(yùn)動，分析實(shí)驗(yàn)所得的紙帶（3） 注意事項(xiàng)開始要把小車停在打點(diǎn)計(jì)時器處，再讓小車運(yùn)動，以便在紙帶上打下足夠的點(diǎn)先接通電源再放開小車選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，在紙帶上選擇點(diǎn)間間隔較

2、大的一段內(nèi)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，并做好標(biāo)記供分析用將紙帶平放在水平桌面上，用米尺測量任一計(jì)數(shù)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離并做好記錄，不要分段測量 小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度測量誤差，一般能在約50cm的紙帶上清楚取7-8個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜紙帶運(yùn)動時不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔摩擦（4） 實(shí)驗(yàn)方法紙帶選擇：從打點(diǎn)計(jì)時器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，從便于測量的地方取一個開始點(diǎn)O作為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、（或者說每隔4個點(diǎn)取一個記數(shù)點(diǎn)），這樣做的好處是相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是0.1s，便于計(jì)算測出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離s1、s2、s3 判斷物體運(yùn)動的性質(zhì)：利

3、用s1、s2、s3 可以計(jì)算相鄰相等時間內(nèi)的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3，如果各s的差值不等于零且在5%以內(nèi)，可認(rèn)為它們是相等的，則可以判定被測物體的運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動求被測物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)時刻的瞬時速度v：應(yīng)用做勻變速直線運(yùn)動的物體某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度如求被測物體的加速度有3種方法： 方法1：“逐差法”從紙帶上得到6個相鄰相等時間內(nèi)的位移，則. 方法2：利用任意兩段相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求加速度，最后取平均值如 方法3、利用v-t圖象求加速度求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的即時速度，畫出如圖1-5-2所示的v-t圖線，圖線的斜率就是加速度a特別

4、注意：在計(jì)算時要盡量用全數(shù)據(jù)，同時注意各物理量的單位要統(tǒng)一到國際單位制中。注意兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔。OABCDEFcms12.804.40s25.95s37.57s49.10s510.71s6 圖1-5-3【例1】如圖1-5-3是某同學(xué)測量勻變速直線運(yùn)動的加速度時，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖上注明了他對各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測量結(jié)果所接電源是頻率為的交流電（1）為了驗(yàn)證小車的運(yùn)動是勻變速運(yùn)動，請進(jìn)行下列計(jì)算，填入表內(nèi)（單位：cm）s2s1s3s2s4s3s5s4s6s5各位移差與平均值最多相差_cm，由此可以得出結(jié)論：小車的運(yùn)動是_（2）兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時

5、間間隔 s.（3）物體的加速度的計(jì)算式_，加速度為 m/s2（4）計(jì)算打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時小車的速度vB=_m/s（5）在圖1-5-4中繪出v-t圖線，并確定物體的加速度 m/s2解析（1）數(shù)據(jù)表（單位：cm）s2s1s3s2s4s3s5s4s6s51.601.551.621.531.611.58由數(shù)據(jù)表分析可知：各位移差與平均值最多相差0.05cm，在誤差范圍內(nèi)相鄰相等時間內(nèi)的位移差近似相等，因此可以得出結(jié)論：小車的運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動（2）該打點(diǎn)計(jì)時器所接的電源是頻率為的交流電，紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)每隔4個點(diǎn)取一個，即兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有5段相等時間間隔，所以兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為：（3）用逐差法來

6、計(jì)算加速度，取平均值：將數(shù)據(jù)代入上式即得加速度的值：（4）由于該物體做勻變速直線運(yùn)動，因此，打取B計(jì)數(shù)點(diǎn)時物體的速度等于AC段平均速度：也可以用OD間距離來計(jì)算（5）分別計(jì)算出A、B、C、D、E點(diǎn)的速度，圖中描上點(diǎn)，然后畫一條斜線，使盡量多的點(diǎn)落在線上，如圖1-5-5所示有以上數(shù)據(jù)計(jì)算得：，又根據(jù)加速度定義：，可以求出該斜線的斜率即為加速度，即：答案：（1）數(shù)據(jù)表（單位：cm）s2s1s3s2s4s3s5s4s6s51.601.551.621.531.611.58（2）（3），；（4）；（5）v-t圖如圖1-5-5，【例2】某研究性學(xué)習(xí)小組在用滴水法測量重力加速度時，讓水龍頭的水一滴一滴地滴在

7、正下方的盤子里，調(diào)整水龍頭，讓前一滴水滴到盤子里面聽到聲音時，后一滴水恰離開水龍頭，設(shè)聽到n次水擊盤子聲音時的總時間為t，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度為h，即可算出重力加速度，設(shè)人耳能區(qū)別兩個聲音的時間間隔為0.1s，聲音傳播的速度為340m/s.則（ ）A水龍頭距人耳的距離至少是34米 B水龍頭距盤子的距離至少是34米C重力加速度的計(jì)算式為 D重力加速度的計(jì)算式為解析：時間間隔為，故，所以：答案：D二、高考重點(diǎn)、熱點(diǎn)題型探究熱點(diǎn)1：逐差法求加速度題1如圖1-5-7所示，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時器得到表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T=

8、0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，則A點(diǎn)處瞬時速度的大小是_m/s，小車運(yùn)動的加速度計(jì)算表達(dá)式為_，加速度的大小是_m/s2（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）S1 S2 S3 S4 S5 S6A圖1-5-7解析（1）某時刻的瞬時速度等于一段時間內(nèi)的平均速度：（考慮兩位有效數(shù)字）（1） 用逐差法來計(jì)算加速度：（2）答案0.86，0.64題2某學(xué)生用打點(diǎn)計(jì)時器研究小車的勻變速直線運(yùn)動他將打點(diǎn)計(jì)時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時得到一條紙帶如圖1-5-15所示他在紙帶上便于測量的地方選取第一個

9、計(jì)時點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，第六個點(diǎn)下標(biāo)明B，第十一個點(diǎn)下標(biāo)明C，第十六個點(diǎn)下標(biāo)明D，第二十一個點(diǎn)下標(biāo)明E測量時發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，于是他測得AC長為14.56 cm，CD長為11.15 cm，DE長為13.73 cm，則打C點(diǎn)時小車的瞬時速度大小為m/s，小車運(yùn)動的加速度大小為m/s2，AB的距離應(yīng)為cm（保留三位有效數(shù)字）解析某時刻的瞬時速度等于一段時間內(nèi)的平均速度：小車的加速度：由于，所以故答案 0.986，2.58，5.99考點(diǎn)：紙帶處理方法用平均速度計(jì)算瞬時速度，用逐差法計(jì)算加速度熱點(diǎn)2：圖象法處理數(shù)據(jù)題3某同學(xué)用圖1-5-8所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動實(shí)驗(yàn)步驟如下：a安裝好實(shí)驗(yàn)

10、器材b接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運(yùn)動，重復(fù)幾次選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測量的點(diǎn)開始，每兩個打點(diǎn)間隔取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖1-5-9中0、1、26點(diǎn)所示c測量1、2、36計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：S1、S2、S3S6d通過測量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻速直線運(yùn)動e分別計(jì)算出S1、S2、S3S6與對應(yīng)時間的比值f以為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出與對應(yīng)時間t的坐標(biāo)點(diǎn)，劃出t圖線結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(wù)：實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)及時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有 和 （填選項(xiàng)代號）A電壓合

11、適的50 Hz交流電源 B電壓可調(diào)的直流電源 C刻度尺 D秒表 E天平 F重錘將最小刻度為1 mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖1-5-10所示，則S2 cm，S5 cm該同學(xué)在圖1-5-11中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)，請你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出t圖根據(jù)t圖線判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時，小車的速度v0 m/s；它在斜面上運(yùn)動的加速度a m/s2 解析 打點(diǎn)計(jì)時器使用的電源為交流電源，利用刻度尺測量各點(diǎn)之間的距離 由刻度尺的最小刻度為mm，故要估讀到0.1mm，即要讀到0.01cm位因?yàn)閏m/s，cm/s，描出對應(yīng)的兩點(diǎn)，再連線

12、即可得S/t-t圖線 由圖線在縱軸上的截距可求得初速度，圖線的斜率則表示加速度答案 A，C；（2.972.99），（13.1913.21）；圖略；（0.160.20），（4.505.10）考點(diǎn)：紙帶的測量和數(shù)據(jù)記錄，用圖象法處理紙帶數(shù)據(jù)并應(yīng)用運(yùn)動圖象知識求解熱點(diǎn)3：紙帶問題的拓展題4如圖1-5-12所示，物體從光滑斜面上的A點(diǎn)由靜止開始下滑，經(jīng)過B點(diǎn)后進(jìn)入水平面（設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速度大小不變），最后停在C點(diǎn)每隔0.2秒鐘通過速度傳感器測量物體的瞬時速度，下表給出了部分測量數(shù)據(jù)（重力加速度g10 m/s2），求：t（s）0.00.20.41214v（m/s）0.01.02.01.10.7斜面的傾角a；物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)m；t0.6 s時的瞬時速度v 解析 由前三列數(shù)據(jù)可知物體在斜面上勻加速下滑時的加速度為 mg