高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

〖精講精析〗知識(shí)點(diǎn)l有效數(shù)字定義：帶有一位_____________數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字，有效數(shù)字位數(shù)的判定：判定方法：_______________的數(shù)字后面所有數(shù)字的個(gè)數(shù)稱為有效數(shù)字的位數(shù).[特別提醒]乘方不算有效數(shù)字，如3.6×103kg是兩位有效數(shù)字.5400m是四位有效數(shù)字，而5.4×103m只有兩位有效數(shù)字；小數(shù)點(diǎn)后的0不可以隨便添加或舍去.有效數(shù)字的計(jì)算規(guī)則：許多物理量是從直接測(cè)量結(jié)果計(jì)算出來的.測(cè)量結(jié)果既然是用有效數(shù)字表示的，在計(jì)算中就要遵守有效數(shù)字的規(guī)則：①不可靠數(shù)字與別的數(shù)字相加減、相乘除，所得的結(jié)果也是___________________的.②計(jì)算結(jié)果只能保留一位不可靠的數(shù)字，但在計(jì)算過程中可以保留兩位不可靠數(shù)字，最后再四舍五入.知識(shí)點(diǎn)2誤差定義：測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異.按來源分：___________和___________系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因及特點(diǎn).系統(tǒng)誤差主要來源于三個(gè)方面：①______________________；②______________________；③______________________.系統(tǒng)誤差的基本特點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)真實(shí)值的偏差總是具有相同的傾向性，即總是偏大或偏小，減小系統(tǒng)誤差的方法有：改善實(shí)驗(yàn)原理，提高實(shí)驗(yàn)儀器的測(cè)量精度，設(shè)計(jì)更精巧的實(shí)驗(yàn)方法.偶然誤差的產(chǎn)生原因及特點(diǎn).偶然誤差是由于各種偶然因素對(duì)___________和___________的影響而產(chǎn)生的.偶然誤差的特點(diǎn)是：有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，但它遵循一定的統(tǒng)汁規(guī)律，多次測(cè)量時(shí)，比真實(shí)值大和比真實(shí)值小的機(jī)會(huì)是均等的，減小偶然誤差的方法有：___________，取___________值.通常將足夠多次數(shù)的測(cè)量結(jié)果的平均值作為該待測(cè)量的真實(shí)值，知識(shí)點(diǎn)3兩種常用計(jì)時(shí)器(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用___________V的交流電源；電火花計(jì)時(shí)器要使用___________V交流電源.(2)電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)受到的___________小，比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器___________小.(3)兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都能記錄物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置.知識(shí)點(diǎn)4實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的步驟(1)把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路.(2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面.實(shí)驗(yàn)裝置見右圖，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行.(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車，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.(4)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，即T=0.1s，如圖.正確使用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并填入設(shè)計(jì)的表格中.(5)利用某一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)問中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度.(6)增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn).知識(shí)點(diǎn)5數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖像，①根據(jù)表格中的v，t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖所示.②做一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v-t圖像，它是一條傾斜的直線.(2)由實(shí)驗(yàn)得出的v-t圖像進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，顯然小車的v-t圖像是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系為v=kt+b，所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化.[友情提醒]擬合一條直線時(shí)，使各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)，極個(gè)別偏離太大的點(diǎn)可舍棄.知識(shí)點(diǎn)6速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度，即a1=(x4-xl)/3T2,a2=(x5-x2)/3T2,a3=(x6-x3)/3T2,然后取平均值，即a平均=___________.這樣使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，以提高準(zhǔn)確性.(2)“平均速度法”求速度，即vn=___________，如圖所示.(3)“圖像法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個(gè)點(diǎn)的速度，畫出v-t圖像，直線的___________即為加速度.知識(shí)點(diǎn)7實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)交流電源的___________要符合要求.(2)實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要調(diào)節(jié)振針的___________和更換___________.(3)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.(4)先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源.(5)要防止鉤碼落地和小車跟滑輪___________，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它.(6)牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度___________而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度___________，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.(7)要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T=___________s(8)要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差.(9)描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn).[特別注意]不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)與第0個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，再逐個(gè)計(jì)算x1，x2，x3，…，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位.知識(shí)點(diǎn)8實(shí)驗(yàn)誤差分析(1)小車?yán)垘龅募铀龠\(yùn)動(dòng)中加速度不恒定，這樣測(cè)量得到的加速度只能是所測(cè)量段的平均加速度.(2)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)不穩(wěn)定引起測(cè)量誤差.(3)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量帶來的偶然誤差（如距離較小時(shí)的測(cè)量誤差）.(4)小車運(yùn)動(dòng)中受摩擦力變化產(chǎn)生誤差.〖活學(xué)活練〗1、某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m’，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10m/s2.(1)為測(cè)量滑塊的加速度a，須測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的______與______，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是______(2)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到a與m的關(guān)系為：a=(1+μ)mg/(m+m,+M)-μg.他想通過多次改變m，測(cè)出相應(yīng)的a值，并利用上式來計(jì)算μ，若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的______保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于__________________________________________；(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖乙所示，由此可知μ=___________________（取兩位有效數(shù)字）.2、利用如圖所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度，一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng).當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的￡值；所得數(shù)據(jù)如下表所示.0.5000.600O.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(ms-1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度vt測(cè)量值s和t四個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是：___________________(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖給出的坐標(biāo)紙上畫出s/t-t圖線；(3)由所畫出的s一t圖線，得出滑塊加速度的大小為a=____m/s2（保留兩位有效數(shù)字）.4、某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f=50Hz.在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA=16.6mm，sB=126.5mm，sD=624.5mm.若無法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為____s；(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為____m/s（取兩位有效數(shù)字）；(3)物體的加速度大小為____（用sA、sB、sC和f表示）.5、物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn).(1)圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，O、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算得加速度a=________________（保留三位有效數(shù)字）.(2)回答下列兩個(gè)問題：①為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有___________.（填入所選物理量前的字母）A.木板的長度lB.木板的質(zhì)量m1C.滑塊的質(zhì)量m2D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t②測(cè)量①中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是________________________________.(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=_________________________（用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g）.與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)______________（填“偏大”或“偏小”）寫出支持你的看法的一個(gè)論據(jù)：________________________________________________________________________________________________.6、如圖甲為測(cè)量電動(dòng)機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度的實(shí)驗(yàn)裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個(gè)改裝了的電火花計(jì)時(shí)器.(1)請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后排序：________________.①使電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持良好接觸，②接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，使它工作起來，③啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來，④關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，拆除電火花計(jì)時(shí)器；研究卡紙上留下的一段痕跡，如圖乙所示，寫出角速度w的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出w的測(cè)量值.(2)要得到角速度w的測(cè)量值，還缺少一個(gè)必要的測(cè)量工具，它是().A.秒表B.毫米刻度尺C.圓規(guī)D.量角器(3)寫出w的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各個(gè)物理量的意義：_______________________________________________.(4)為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊現(xiàn)象，在電火花計(jì)時(shí)器與盤面保持良好接觸的同時(shí)，可以緩慢地將電火花計(jì)時(shí)器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動(dòng)，卡紙上打下的點(diǎn)的分布曲線不是一個(gè)圓，而是類似一種螺旋線，如圖丙所