高考實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)有答案_第1頁(yè)
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1、實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)會(huì)利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度(3)會(huì)利用紙帶探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,并能畫(huà)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象,根據(jù)圖象求加速度2實(shí)驗(yàn)原理從紙帶上確定計(jì)數(shù)點(diǎn)和兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔的時(shí)間,量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,利用平均速度求出瞬時(shí)速度;計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)距離之差,看其是否是一個(gè)常數(shù)來(lái)確定運(yùn)動(dòng)性質(zhì)3實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫(xiě)紙片4實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照實(shí)驗(yàn)裝置圖,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端,接好電源(2)把一細(xì)線系在小車(chē)上,細(xì)線繞過(guò)滑輪,下端掛

2、合適的鉤碼,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,固定在小車(chē)后面(3)把小車(chē)停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,接通電源,放開(kāi)小車(chē)(4)小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,斷開(kāi)電源,取下紙帶(5)換紙帶反復(fù)做三次,選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析1數(shù)據(jù)處理(1)利用逐差法求平均加速度a1,a2,a3,.(2)利用平均速度求瞬時(shí)速度vn.(3)利用速度時(shí)間圖象求加速度作出速度時(shí)間圖象,通過(guò)圖象的斜率求物體的加速度2注意事項(xiàng)(1)平行:紙帶、細(xì)繩要和木板平行(2)兩先兩后:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源后取紙帶(3)防止碰撞:在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng),要防止鉤碼落地和小車(chē)與滑輪相撞(4)減小誤差:小車(chē)的加速度要

3、適當(dāng)大些,可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差,加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜(5)準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過(guò)密或過(guò)疏,而導(dǎo)致誤差過(guò)大),仔細(xì)描點(diǎn)連線,不能連成折線,應(yīng)作一條直線3誤差分析(1)使用刻度尺測(cè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離時(shí)有誤差(2)作vt圖象時(shí)出現(xiàn)作圖誤差(3)電源頻率不穩(wěn)定,造成打點(diǎn)的時(shí)間間隔不完全相同(4)長(zhǎng)木板粗糙程度不均勻,小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度有變化造成誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作的考查研究小車(chē)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,其中斜面傾角可調(diào)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示,其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出(

4、1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下:A測(cè)量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶B接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開(kāi)小車(chē)C將小車(chē)停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車(chē)尾部與紙帶相連D把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,讓紙帶穿過(guò)限位孔上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是:_(用字母填寫(xiě))(2)圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T_s.(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小的計(jì)算式為v5_(4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車(chē)加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a_解析(1)按常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟,先安裝再操作后整理,再根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法可知正確步驟為D、C、B、A.(2)T打s0.02 s,因?yàn)橄噜弮捎?jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出,故計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T5T打0.1 s.(3

5、)由v得,v5.(4)為了充分利用數(shù)據(jù),應(yīng)采用逐差法:a.答案(1)DCBA(2)0.1(3)(4)1某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟如下:A安裝好實(shí)驗(yàn)器材B讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn),重復(fù)幾次,選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶,從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始,每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)C測(cè)出x1、x2、x3.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你繼續(xù)完成下列任務(wù):(1)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、小車(chē)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下列儀器和器材中,必須使用的有_(填選項(xiàng)代號(hào))A電壓合適的50 Hz交流電源B電壓可調(diào)的直流電

6、源C秒表D刻度尺E天平F重錘G彈簧測(cè)力計(jì)(2)如果小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),所得紙帶如圖乙所示,則x1、x2、x3的關(guān)系是_,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t,則打c點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小是_解析:(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用50 Hz的低壓交流電源;測(cè)量x1、x2、x3要使用刻度尺;實(shí)驗(yàn)中無(wú)需使用秒表、天平、重錘和彈簧測(cè)力計(jì),故選A、D.(2)因小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是恒量,故x3x2x2x1;c點(diǎn)是bd段的時(shí)間中點(diǎn),則c點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度,即vc.答案:(1)A、D(2)x3x2x2x12某同學(xué)用如圖甲所示裝置測(cè)量重力加速度g,所用交流電頻率為50 Hz.在所選

7、紙帶上取某點(diǎn)為0號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn),然后每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),所有測(cè)量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號(hào)如圖乙所示該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔):方法A:由g1,g2,g5,取平均值 g8.667 m/s2;方法B:由g1,g2,g3,取平均值 8.673 m/s2.從數(shù)據(jù)處理方法看,在x1、x2、x3、x4、x5、x6中,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的:方法A中有_;方法B中有_因此,選擇方法_(選填“A”或“B”)更合理,這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的_(選填“系統(tǒng)”或“偶然”)誤差本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有_(試舉出兩條)解析:方法A的實(shí)質(zhì):/5方法B的實(shí)質(zhì):/3故方法A中2個(gè)數(shù)據(jù)起作用,方法B中6個(gè)數(shù)據(jù)起作用答

8、案:x1、x6或37.5 mm、193.5 mmx1、x2、x3、x4、x5、x6或37.5 mm、69.0 mm、100.5 mm、131.5 mm、163.0 mm、193.5 mmB偶然阻力(空氣阻力、振針的阻力、限位孔的阻力、復(fù)寫(xiě)紙的阻力等)、交流電頻率波動(dòng)、長(zhǎng)度測(cè)量、數(shù)據(jù)處理方法等對(duì)紙帶問(wèn)題的處理某同學(xué)在研究小車(chē)的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,獲得一條點(diǎn)跡清楚的紙帶,如圖所示,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),該同學(xué)選擇了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量數(shù)據(jù)如圖中所示,單位是cm.(1)小車(chē)做什么運(yùn)動(dòng)?(2)試計(jì)算瞬時(shí)速度vB、vC、vD、vE各多大?(3)計(jì)算小車(chē)的加速度多大?解析(1)

9、因?yàn)橄噜徬嗟葧r(shí)間內(nèi)的位移差xBCABCDBCDECDEFDE常數(shù),所以小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2)由題圖可知,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T2×0.02 s0.04 s由求瞬時(shí)速度的方法可得:vBm/s0.415 m/s,vCm/s0.495 m/s,vDm/s0.575 m/s,vEm/s0.655 m/s.(3)畫(huà)vt圖象,如圖所示,描點(diǎn)、擬合得到直線,由圖象可得a2.0 m/s2.答案(1)勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2)0.415 m/s0.495 m/s0.575 m/s0.655 m/s(3)2.0 m/s23某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律物塊在重物的牽引下開(kāi)始

10、運(yùn)動(dòng),重物落地后,物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始,每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz.(1)通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù),可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)_和_之間某時(shí)刻開(kāi)始減速(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)m/s,計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)m/s.(保留三位有效數(shù)字)(3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a_m/s2.解析:(1)從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到6相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2.00 cm,在6、7計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移比5、6計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移增加了(12.2811.01) cm1.27 cm2.00 cm,因此,開(kāi)始減速的時(shí)刻在計(jì)數(shù)點(diǎn)6

11、和7之間(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為v5m/s1.00 m/s.計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)應(yīng)的速度大小為v4m/s0.80 m/s.根據(jù)v5,得計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為v62v5v4(2×1.000.80) m/s1.20 m/s.(3)物塊在計(jì)數(shù)點(diǎn)7到11之間做減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2.答案:(1)67(2)1.001.20(3)2.004現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示拍攝時(shí)頻閃頻率是10 Hz;通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、

12、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s.數(shù)據(jù)如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s2.單位:cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空:(1)物塊的加速度a_(保留3位有效數(shù)字)(2)因?yàn)開(kāi),可知斜面是粗糙的解析:(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,利用逐差法,得x3x12a1T2,x4x22a2T2a,又知T0.1 s聯(lián)立以上各式得a4.30 m/s2.(2)設(shè)斜面傾角為,如果斜面光滑,根據(jù)牛頓第二定律得,物塊下滑的加速度agsing5.88 m/s2a,所以斜面是粗糙的答案:(1)4.30m/s2(2)ag5

13、.88m/s2研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)掃一掃進(jìn)入精品微課創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是近幾年高考考查的重點(diǎn),其創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在利用先進(jìn)計(jì)時(shí)工具研究勻變速運(yùn)動(dòng),例如2014年高考大綱全國(guó)卷用頻閃照片方法測(cè)定加速度,2013年高考新課標(biāo)全國(guó)卷用光電門(mén)和遮光片測(cè)定加速度等雖然創(chuàng)設(shè)了新的情景,但是依然萬(wàn)變不離其宗,仍用逐差法計(jì)算加速度,平均速度法求解瞬時(shí)速度范例光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開(kāi)始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來(lái)現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),圖中MN是水平桌

14、面,Q是長(zhǎng)木板與桌面的接觸點(diǎn),1和2是固定在長(zhǎng)木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén),與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出,長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘實(shí)驗(yàn)時(shí),讓滑塊從長(zhǎng)木板的頂端滑下,光電門(mén)1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×102s和4.0×103s用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的寬度d,其示數(shù)如圖丙所示(1)滑塊的寬度d_cm.(2)滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1_m/s,滑塊通過(guò)光電門(mén)2時(shí)的速度v2_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值,它們實(shí)質(zhì)上是通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)的_,要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值,可將_的寬度減小一些解析

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