【創(chuàng)新方案】2014年高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗一 研究勻變速直線運動理論指導(dǎo) 新人教版

1、【創(chuàng)新方案】2014年高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗一 研究勻變速直線運動(1)練習(xí)使用打點計時器，學(xué)會用打點紙帶研究小車的運動情況。(2)會利用打點紙帶求勻變速直線運動的速度、加速度。(3)能畫出小車運動的vt圖象，根據(jù)圖象求加速度。1打點計時器(1)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。(2)工作條件(3)紙帶上點的意義：表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置?？梢岳眉垘洗虺龅狞c確定計數(shù)點間的時間間隔。通過研究紙帶上各點之間的間距，可以判斷物體的運動情況。2利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法設(shè)x1、x2、x3、x4為紙帶上相鄰兩個計數(shù)點之間的距離，

2、假如xx2x1x3x2x4x3常數(shù)，即連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體做勻變速直線運動。3由紙帶求物體運動速度的方法根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度vn(xnxn1)/2T。4由紙帶求物體運動加速度的方法(1)逐差法：即根據(jù)x4x1x5x2x6x33aT 2(T為相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔)，求出a1(x4x1)/3T 2，a2(x5x2)/3T 2，a3(x6x3)/3T 2，再算出a1、a2、a3的平均值a(a1a2a3)/3，即為物體的加速度。(2)圖象法：求出打各個計數(shù)點時紙帶的瞬時速度，再作出vt圖象，圖象的斜率即為物體做勻

3、變速直線運動的加速度。電火花計時器或電磁打點計時器、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、電源、復(fù)寫紙。(1)把帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，并把打點計時器連接在電源上。(2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼。把紙帶穿過打點計時器的限位孔，并壓在復(fù)寫紙下面，把它的一端固定在小車的后面，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與長木板平行。實驗裝置如圖實11所示。圖實11(3)將小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，等打點計時器打點穩(wěn)定后，放開小車。換上新紙帶，重復(fù)實驗3次。(4)從幾條紙帶中選擇一條比較理想

4、的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，確定好計數(shù)始點，并標(biāo)明0、1、2、3、4，測量各計數(shù)點到0點的距離d，記錄并填入表中。位置編號0123456時間t/sd/mx/mv/(m·s1)(5)計算出相鄰的計數(shù)點之間的距離x1、x2、x3。(6)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求出各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度，填入表格中。(7)增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實驗。圖實121由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象(1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點。(2)作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上

5、，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的vt圖線，它是一條傾斜的直線。2由實驗得出的vt圖象進(jìn)一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律有兩條途徑進(jìn)行分析：圖實13(1)直接分析圖象的特點得出。小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線，如圖實13所示，當(dāng)時間增加相同的值t，速度也會增加相同的值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化。(2)通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得到，既然小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為vktb，顯然v與t成線性關(guān)系，小車的速度隨時間均勻變化。(1)平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。(2)靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點計時器的

6、位置。(3)一先一后：實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶。(4)防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞。(5)減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上打的點過于密集。(6)紙帶選?。哼x擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點。(7)準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位，仔細(xì)描點連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。(1)小車運動時摩擦不均勻，打點不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差。(2)紙帶上計數(shù)點間距測量以及

7、作vt圖象引起偶然誤差。如圖實14所示，利用頻閃燈、小球、刻度尺可以測量小球沿斜面下滑過程中的加速度。圖中是頻閃燈在相同時間間隔T閃光照相得到的閃光照片，若用刻度尺測出相鄰小球間的間隔x1、x2、x3、，利用逐差法xaT2，可以求出小球的加速度a。圖實14實驗原理與誤差的分析例1如圖實15所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度。圖實15(1)所需器材有打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需_(填字母代號)器材。A直流電源、天平及砝碼B直流電源、毫米刻度尺C交流電源、天平及砝碼 D交流電源、毫米刻度尺(

8、2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準(zhǔn)確程度。為使圖線的斜率等于重力加速度，除作vt圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示的是_，橫軸表示的是_。解析(1)打點計時器需接交流電源。重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，所以不需要天平和砝碼。計算速度需要測相鄰計數(shù)點間的距離，需要毫米刻度尺，故D正確。(2)由公式v22gh，如繪出h圖象，其斜率也等于重力加速度。答案(1)D(2)h速度平方的二分之一重物下落的高度實驗數(shù)據(jù)的處理例2(2011·廣東高考)圖實16是“研究勻變速直線運動”實驗中獲得的一條紙帶，O、A、B、C、D和 E 為紙帶上六個計數(shù)點。加速度大小用a表示。圖實16(

9、1)OD間的距離為_cm。(2)如圖實17是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的 xt2 圖線( x為各計數(shù)點至同一起點的距離)，斜率表示_，其大小為_ m/s2(保留三位有效數(shù)字)。圖實17解析由于物體做的是勻變速直線運動，所以其從某一點開始運動的位移xv0tat2，由于xt2圖線是一條過原點的傾斜直線，因此v00，則xt2，故xt2圖的斜率為，通過圖線可求得斜率為0.464。答案(1)1.20(1.181.22均可)(2)a04580.464同類實驗的拓展與創(chuàng)新例3某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖實18甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運動時的加速度。實驗過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘釘??；把滴水計時器固定

10、在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計時器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn))；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；隨即在撤去淺盤的同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運動規(guī)律的點跡；小車到達(dá)斜面底端時立即將小車移開。圖乙為實驗得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點之間的距離是x011.40 cm，x122.15 cm，x232.91 cm，x343.65 cm，x454.41 cm，x565.15 cm。試問：圖實18(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的_原理類似。(2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度v4_ m/s，小車的加速度a_ m/s2(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。解析(1)由題知滴水計時器的原理與打點計時器相同。(2)可把小車