適用于新教材2025屆高考物理一輪復習學案第一章運動的描述勻變速直線運動的研究實驗一探究小車速度隨時間變化的規(guī)律粵教版

試驗一探究小車速度隨時間變更的規(guī)律目標要求1.會正確運用打點計時器，學會利用紙帶上的點跡求物體的速度和加速度.2.駕馭推斷物體是否做勻變速直線運動的方法．試驗技能儲備一、打點計時器1．作用：計時儀器，當所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔________s打一次點．2．結構(1)電磁打點計時器(如圖)(2)電火花計時器(如圖)3．工作條件：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電磁打點計時器：交變電源,電火花計時器：交變電源))二、試驗：探究小車速度隨時間變更的規(guī)律1．試驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、______、導線、________電源．2．試驗過程(1)依據(jù)試驗裝置，把打點計時器固定在長木板____________的一端，接好電源；(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先________________，后________________；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復試驗三次，選擇一條比較志向的紙帶進行測量、分析．3．數(shù)據(jù)處理(1)求小車的速度與加速度①利用平均速度求瞬時速度：vn＝eq\f(sn＋sn＋1,2T)＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T).②利用逐差法求解平均加速度a1＝eq\f(s4－s1,3T2)，a2＝eq\f(s5－s2,3T2)，a3＝eq\f(s6－s3,3T2)，則a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(s4＋s5＋s6－s1＋s2＋s3,9T2)③利用速度－時間圖像求加速度a．作出速度－時間圖像，通過圖像的斜率求解小車的加速度；b．剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度．(2)依據(jù)紙帶推斷小車是否做勻變速直線運動①s1、s2、s3、…、sn是相鄰兩計數(shù)點間的距離．②Δs是兩個連續(xù)相等的時間內的位移差：Δs1＝s2－s1，Δs2＝s3－s2，….③若Δs等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動．④Δs＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在隨意兩個連續(xù)相等的時間間隔內的位移之差就確定相等．4．留意事項(1)平行：紙帶、細繩要與長木板平行．(2)兩先兩后：試驗中應先接通電源，后讓小車運動；試驗完畢應先斷開電源，后取下紙帶．(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞．(4)減小誤差：小車的加速度應適當大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清晰地取出6～7個計數(shù)點為宜．(5)小車從靠近打點計時器位置釋放．5．誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不勻整，打點不穩(wěn)定引起誤差．(2)計數(shù)點間距離的測量有偶然誤差．(3)作圖有誤差．考點一教材原型試驗例1(2024·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究．物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點計時器所用溝通電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出．在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是______點．在打出C點時物塊的速度大小為___________m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．例2如圖所示為某同學在做勻變速直線運動試驗中獲得的一條紙帶．(1)已知運用電磁打點計時器，它的工作電壓是________V．打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________s.(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，則計數(shù)點之間的時間間隔是________s．從圖中讀出A、B兩點間距s＝______m；C點對應的速度大小是________m/s，勻變速直線運動的加速度大小為________m/s2.(3)下列說法正確的是________．A．運用時應當先釋放小車，讓其運動起來，再接通電源B．也可運用干電池作為打點計時器的電源C．每打完一條紙帶，要剛好切斷打點計時器的電源D．對紙帶處理時，要從打出的紙帶中選擇一條點跡清晰的紙帶進行處理考點二探究創(chuàng)新試驗1．試驗器材的改進及速度的測量方法(如圖)2．獲得加速度方法的改進靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖甲、乙所示．3．用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器手機錄像代替打點計時器．通過以上裝置的改進能最大限度地削減因長木板和打點計時器的限位孔的阻力而導致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運動，以提高試驗的精確度．例3小明同學用手機拍攝視頻的方法測量木塊做勻變速直線運動的加速度，測量方法和步驟如下：(1)如圖，在長木板側面平行木板固定一刻度尺(單位為：cm)，并按圖組裝好其他器材，調整滑輪使細線與木板________．(2)將具有高清攝像功能的手機正對長木板側面用支架固定并調試好，先固定木塊，在左邊掛上鉤碼；啟動手機錄像后，釋放木塊，讓鉤碼帶動木塊加速運動，鉤碼落地后結束錄像．(3)在視頻編輯軟件上回放錄像，拖動時間進度條，按時間先后依次找出t1、t2、t3時刻木塊前端對應刻度尺上的刻度值分別為s1、s2、s3，其中圖中木塊前端對應的刻度值為________cm，已知t2－t1＝t3－t2＝T，則木塊的加速度大小a＝________(用題中物理量符號表示)．例4(2024·全國乙卷·22)用雷達探測一高速飛行器的位置．從某時刻(t＝0)起先的一段時間內，該飛行器可視為沿直線運動，每隔1s測量一次其位置，坐標為x，結果如下表所示：t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)可推斷該飛行器在這段時間內近似做勻加速運動，推斷的理由是：__________________________________________；(2)當x＝507m時，該飛行器速度的大小v＝________m/s；(3)這段時間內該飛行器加速度的大小a＝________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．例5利用如圖所示的裝置探討勻變速直線運動．(1)試驗時，測出遮光條的寬度d，在砝碼盤中放上砝碼，讓滑塊從光電門1的右側由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為t1和t2，測出從光電門1到光電門2所用的時間為Δt，計算出滑塊的加速度大小a＝________(用d、t1、t2和Δt表示)(2)一個同學利用(1)中的裝置試驗時，保持滑塊的質量、砝碼盤和砝碼的總質量不變，撤去光電門1，在某位置靜止釋放滑塊，記錄滑塊的釋放位置到光電門2