直線運動的研究第一章

實驗一探究勻變速直線運動欄目導航01知識梳理查漏03配套訓練02題點

各個擊破知識梳理查漏1一、實驗目標1．練習使用打點計時器，學會用打上點的紙帶研究物體的運動情況．2．會利用紙帶求勻變速直線運動的速度、加速度．3．利用打上點的紙帶探究小車速度隨時間變化的規律，并能畫出小車運動的v－t圖像，根據圖像求加速度．二、實驗方法1．打點計時器(如圖所示)3．速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度：如圖所示是實驗中的一條理想紙帶，紙帶記錄了做勻加速直線運動的小車的運動情況，圖中標出編號分別為0、1、2、3、4、5、6的7個計數點，相鄰兩計數點間的時間間隔均為T，測得相鄰兩計數點間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6.三、實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙．四、實驗步驟1．儀器安裝(1)把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路．(2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面．放手后，看小車能否在木板上平穩地加速滑行．2．測量與記錄(1)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次．(2)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，從后邊便于測量的點開始確定計數點．為了計算方便和減小誤差，通常用連續打點五次的時間作為時間單位，即計數點的時間間隔為T＝0.1s．正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數點間的距離，并填入設計的表格中．(3)利用某一段時間的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數點的瞬時速度．(4)增減所掛鉤碼數，再重復實驗兩次．題點各個擊破21．注意事項(1)平行：紙帶、細繩要和木板平行．(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶．(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地、小車與滑輪相撞．命題點一教材標準實驗變形(4)減小誤差：小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數點為宜．(5)作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解物體的加速度．2．誤差分析本實驗參與計算的量有s和T，因此誤差來源于s和T.(1)相鄰兩計數點之間的距離s測量不夠精確．(2)電源的頻率不穩定使T不穩定．例1在做“研究勻變速直線運動”實驗時，為了能夠較準確地測出加速度，將你認為正確選項的序號按實驗的先后順序填在橫線上：____________________.A．把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面B．把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C．再把1條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車D．把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面E．把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復3次F．從3條紙帶中選擇1條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起始點，并把每打5個點的時間作為時間單位．在選好的起始點下面記作0，往后每5個點作為1個計數點，依次標出計數點1、2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩點間的距離【答案】ABCDFG1．(2021年西安名校期中)某同學在用打點計時器研究勻變速直線運動規律的實驗中打出的點如圖所示，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，其相鄰點間的距離如圖所示．(1)打點計時器使用________電源，電源的頻率是50Hz，則打點時間間隔是______s，每相鄰兩個計數點之間有四個點未畫出，則每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為______s.(2)計算出打下C、D兩點時小車的瞬時速度vC＝______m/s，vD＝______m/s.(保留3位有效數字)(3)計算加速度：a＝__________m/s2.(保留2位有效數字)【答案】(1)交流0.02

0.1

(2)0.479

0.560(3)0.802．某同學利用打點計時器做實驗時，發現實驗數據誤差很大，懷疑電源的頻率不是50Hz，采用如圖甲所示的實驗裝置來測量電源的頻率．已知砝碼及砝碼盤的質量為m＝0.1kg，小車的質量為M＝0.4kg，不計摩擦阻力，g取10m/s2.圖乙為某次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點，已知相鄰的計數點之間還有3個點未畫出．(1)小車的加速度大小為______m/s2.(2)根據紙帶上所給出的數據，可求出電源的頻率為______Hz.(3)打點計時器打紙帶上C點時，小車的瞬時速度大小為______m/s.【答案】(1)2

(2)40

(3)13．在做“研究勻變速直線運動”的實驗中：(1)實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源、復寫紙、彈簧測力計．其中在本實驗中不需要的器材是____________________．(2)如圖所示，是某同學由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度.位置BCDEF速度/(m·s－1)0.7370.801

0.994(3)以A點為計時起點，在坐標圖中畫出小車的速度—時間圖像．(4)根據你畫出的小車的速度—時間圖像，計算出小車的加速度a＝______m/s2.(5)如果當時電網中交變電流的頻率是f＝49Hz，而做實驗的同學并不知道，由此引起的系統誤差將使加速度的測量值比實際值偏______(填“大”或“小”)．【答案】(1)彈簧測力計(2)0.864

0.928

(3)見解析圖(4)0.63

(5)大(3)小車的速度—時間圖像如圖所示．4．(2021年聊城模擬)如圖甲為“研究勻變速直線運動”的實驗裝置示意圖．(1)請寫出圖中①②兩個實驗器材名稱：①__________________，②__________________.(2)圖乙為實驗中得到的紙帶的一部分，則O、D間的距離為________cm.(3)圖丙是根據實驗數據繪出的s－t2圖線(s為各計數點至同一起點的距離)，斜率表示______________，紙帶加速度大小為________m/s2(結果保留2位有效數字)．【答案】(1)小車打點計時器(2)1.20

(3)加速度的一半0.93高考實驗題的考查源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗基礎上的創新．“老處方解決不了新問題”，解決新問題在于從教材中的規律、原理的基礎上遷移和創新，由此及彼地想問題，學會舉一反三.命題點二實驗創新遷移創新角度一實驗設計的創新例2

(2021年河北模擬)某同學為了測量自己的反應時間，先用如圖甲所示裝置測量當地的重力加速度大小．(1)把擋板A和光電門B安裝在鐵架臺上調整光電門的位置，使光電門B恰好位于擋板A的正下方．(3)若測得重力加速度大小g＝9.8m/s2，讓另一位同用手捏住直尺，該同學用一只手在直尺“0刻度”位置處做捏住直尺的準備，但手不碰到直尺，如圖乙所示．在看到另一同學松開手讓直尺下落時，該同學迅速捏住直尺經過多次實驗，該同學捏住處刻度的平均值為4.90cm，則該同學的反應時間約為______s．(計算結果保留2位有效數字)創新角度二實驗器材的創新例3

(2021年昆明云南師大附中聯考)用圖甲裝置可以測量滑塊的加速度．氣墊導軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電傳感器1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊與遮光條的總質量為M.若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓．兩光電傳感器采集數據后與計算機相連．滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器1、2時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像．(1)實驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上，輕推滑塊，計算機屏幕上顯示的電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則應將氣墊導軌右側______(填“調低”或“調高”)；(2)用游標卡尺測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則d＝______mm；(3)若圖乙是正確操作所得的圖像，則滑塊運動的加速度大小a＝______(用d、t1、t2、t3表示)，此測量值與真實加速度相比______(填“偏大”或“偏小”