試驗一研究勻變速直線運動1/39試驗基礎熱點定位跟蹤訓練2/39試驗基礎·了解落實

夯基礎3/39●注意事項1.兩先兩后:試驗中應先接通電源,后讓小車運動;試驗完成應先斷開電源后取紙帶.2.預防碰撞:在抵達長木板末端前應讓小車停頓運動,要預防鉤碼落地和小車與滑輪相撞.3.減小誤差:小車加速度要適當大些,能夠減小長度測量誤差,加速度大小以能在約50cm紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜.4.準確作圖:在坐標紙上,縱、橫軸選取適當單位(防止所描點過密或過疏,而造成誤差過大),仔細描點連線,不能連成折線,應作一條直線.●誤差分析1.使用刻度尺測計數(shù)點距離時有誤差.2.作v-t圖像時出現(xiàn)作圖誤差.3.電源頻率不穩(wěn)定,造成打點時間間隔不完全相同.4.長木板粗糙程度不均勻,小車運動時加速度有改變造成誤差.4/39熱點定位·重點透析

通熱點熱點一試驗原理與操作【例1】某同學用如圖(甲)所表示試驗裝置研究勻變速直線運動.試驗步驟以下:A.安裝好試驗器材B.讓小車拖著紙帶運動,打點計時器在紙帶上打下一系列小點,重復幾次,選出一條點跡比較清楚紙帶,從便于測量點開始,每五個點取一個計數(shù)點,如圖(乙)中a,b,c,d等點C.測出x1,x2,x3…結合上述試驗步驟,請你繼續(xù)完成以下任務.5/39(1)試驗中,除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、一端附有滑輪長木板、細繩、鉤碼、導線及開關外,在以下儀器和器材中,必須使用有

(填選項代號).

A.電壓適當50Hz交流電源B.電壓可調(diào)直流電源C.停表D.刻度尺E.天平F.重錘G.彈簧測力計?關鍵點撥?

(1)要注意“每五個點取一個計數(shù)點”隱含著什么信息.解析:(1)試驗中打點計時器要使用50Hz低壓交流電源;測量x1,x2,x3要使用刻度尺;試驗中無需使用停表、天平、重錘和彈簧測力計,故選A,D.答案:(1)AD6/39(2)假如小車做勻加速運動,所得紙帶如圖(乙)所表示,則x1,x2,x3關系是

,已知打點計時器打點時間間隔是t,則打c點時小車速度大小是

.

?關鍵點撥?

(2)選取試驗器材時應依據(jù)試驗過程需要確定,比如獲取打點紙帶需打點計時器工作,測量長度需要刻度尺.7/39(3)假如當初電網(wǎng)中交流電源頻率變成55Hz,而做試驗同學并不知道,那么加速度測量值與實際值相比

(填“偏大”“偏小”或“不變”).

?關鍵點撥?

(3)由打點紙帶求勻變速直線運動加速度時可經(jīng)過畫v-t圖像或逐差法求解.解析：(3)因為電源頻率增大,打點時間間隔變小,但做試驗同學求加速度時依然利用較大間隔時間,所以加速度測量值比實際值偏小.答案:(3)偏小8/39方法技巧分析求解運動量三種技巧(1)運動性質(zhì)判斷:看相鄰計數(shù)點間距離特點.(2)瞬時速度求解:采取平均速度法求某一點瞬時速度.(3)加速度求解:計數(shù)點間距離給定有兩種:相鄰計數(shù)點間距離和各計數(shù)點到O點距離,計算時后者要先轉(zhuǎn)化為前者,如框圖所表示.9/39【教師備用】某同學利用打點計時器測量小車做勻變速直線運動規(guī)律.(1)按照試驗要求應該

.

A.先釋放小車,再接通電源B.先接通電源,再釋放小車C.同時釋放小車和接通電源(2)本試驗必須

.

A.要平衡摩擦力B.要求懸掛物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量C.上述兩項要求都不需要解析:(1)試驗中應該先接通電源,再釋放小車,選項B正確.(2)本試驗不是驗證牛頓第二定律試驗,只需要保持協(xié)力恒定即可,選項C正確.答案:(1)B(2)C10/39(3)電磁打點計時器是一個使用

(選填“交流”或“直流”)電源計時儀器,它工作電壓是4～6V,當電源頻率為50Hz時,它每隔

s打一次點.

解析:(3)電磁打點計時器是一個使用交流電源計時儀器,當電源頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一次點.答案:(3)交流11/39(4)試驗中該同學從打出若干紙帶中選取一條紙帶,如圖所表示,紙帶上按時間次序取A,B,C,D四個計數(shù)點,每兩個點之間還有四個點未畫出,用刻度尺測得相鄰各點間距離為x1=3.62cm,x2=4.75cm,x3=5.88cm.依據(jù)紙帶數(shù)據(jù)能夠判斷小車在做勻加速直線運動,理由是

(請用文字描述);在計數(shù)點C對應時刻,紙帶運動瞬時速度是

m/s,小車加速度是

m/s2.(以上兩空小數(shù)點后保留兩位數(shù)字)

解析:(4)當相鄰相等時間內(nèi)位移之差都相等時,小車做勻加速直線運動.vC=,T=0.1s,可求得vC=0.53m/s,由Δx=x2-x1=x3-x2=aT2,可得a=1.13m/s2.答案:(4)相鄰相等時間內(nèi)位移差相等0.531.1312/39熱點二試驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】在利用打點計時器做“研究勻變速直線運動”試驗中,圖(1)所表示為一次統(tǒng)計小車運動情況紙帶,圖中A,B,C,D,E為相鄰計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間時間間隔T=0.1s.(1)依據(jù)紙帶可判定小車做

運動.

?關鍵點撥?

(1)判斷質(zhì)點做勻變速直線運動依據(jù)是Δx=x2-x1=x3-x2=…解析:(1)依據(jù)紙帶提供數(shù)據(jù)可知xBC-xAB=xCD-xBC=xDE-xCD=12.60cm,故小車做勻加速直線運動.答案:(1)勻加速直線13/39(2)依據(jù)紙帶計算各點瞬時速度:vD=

m/s,vC=

m/s,vB=

m/s.在如圖(2)所表示坐標系中作出小車v-t圖像,并依據(jù)圖線求出a=

.

?關鍵點撥?

(2)計算第n個點對應瞬時速度公式為vn=.答案:(2)3.902.641.3812.60m/s2

14/39(3)將圖線延長與縱軸相交,交點速度是

m/s,此速度物理意義是

.

?關鍵點撥?

(3)v-t圖像斜率表示加速度.解析：(3)由圖知交點速度約為0.12m/s,表示零時刻小車經(jīng)過A點速度.答案:(3)0.12表示零時刻小車經(jīng)過A點速度15/39方法技巧物理試驗數(shù)據(jù)圖像處理方法對由試驗獲取某兩個物理量間圖像,尤其是非常規(guī)量關系圖像,題目命制中普通圖線為直線,這類問題應依據(jù)試驗原理中包括物理規(guī)律找出兩物理量間函數(shù)關系式,確定圖像斜率、截距、面積等物理意義,進而對問題做出解答.16/39【教師備用】某同學用如圖(1)所表示裝置測量當?shù)刂亓铀俣?(1)電火花計時器工作電壓為

.

(2)打出紙帶如圖(2)所表示,試驗時紙帶

(選填“甲”或“乙”)端和重錘相連;

解析:(1)依據(jù)電火花計時器結構和工作原理可知,其工作電壓為220V.(2)從紙帶上能夠發(fā)覺從左端到右端,相鄰計數(shù)點間距離越來越小,說明速度越來越小,與重錘相連接紙帶先打出點,速度較小,所以試驗時紙帶乙端經(jīng)過夾子和重錘相連接.答案:(1)220V(2)乙17/39(3)紙帶上1到9各點為計時點,由紙帶所表示數(shù)據(jù)算出當?shù)刂亓铀俣仁?/p>

.

(4)若當?shù)刂亓铀俣日鎸嵵凳?.8m/s2,請任意寫出一個測量值與真實值有差異原因

.

(4)測量值小于當?shù)刂亓铀俣戎?可能是因為紙帶和打點計時器間摩擦阻力、空氣阻力等原因.答案：(3)9.4m/s2(4)紙帶和打點計時器間摩擦阻力、空氣阻力等18/39熱點三試驗創(chuàng)新與改進19/3920/3921/39新題體驗1.(·甘肅張掖一診)物理小組同學用如圖(甲)所表示試驗器材測定重力加速度,試驗器材有:底座、帶有標尺豎直桿、光電門1和2組成光電計時器(其中光電門1更靠近小球釋放點),小球釋放器(可使小球無初速釋放)、網(wǎng)兜.試驗時可用兩光電門測量小球從光電門1運動至光電門2時間t,并從豎直桿上讀出兩光電門間距離h.22/39(1)使用游標卡尺測量小球直徑如圖(乙)所表示,則小球直徑為

cm.

(2)改變光電門1位置,保持光電門2位置不變,小球經(jīng)過光電門2速度為v,不考慮空氣阻力,小球加速度為重力加速度g,則h,t,g,v四個物理量之間關系為h=

.

(3)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出-t圖線,若圖線斜率絕對值為k,依據(jù)圖線可求出重力加速度大小為

.

解析:(1)小球直徑為d=11mm+16×0.05mm=11.80mm=1.180cm.(2)不考慮空氣阻力,小球能夠看成從2到1勻減速直線運動,故有h=vt-gt2.答案:(1)1.180(2)vt-gt2(3)2k23/392.某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動物體加速度,電源頻率f=50Hz.在紙帶上打出點中選出零點,每隔4個點取1個計數(shù)點.因保留不妥,紙帶被污染,如圖所表示,A,B,C,D是依次排列4個計數(shù)點,僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點距離:xA=16.6mm,xB=126.5mm,xD=624.5mm.若無法再做試驗,可由以上信息推知:(1)相鄰兩計數(shù)點時間間隔為

s;

解析:(1)電源頻率f=50Hz,所以相鄰兩點間時間間隔Δt==0.02s,每隔4個點取1個計數(shù)點,則相鄰兩計數(shù)點時間間隔T=5Δt=5×0.02s=0.1s.答案:(1)0.124/39(2)打C點時物體速度大小為

m/s;(取兩位有效數(shù)字)

(3)物體加速度大小為

(用xA,xB,xD和f表示).

解析:(2)計數(shù)點C是計數(shù)點B,D中間時刻點,所以vC==2.5m/s.25/39跟蹤訓練·即時鞏固

測效果1.(1)在“研究勻變速直線運動”試驗中,以下方法中有利于減小試驗誤差是

(填正確答案標號).

A.選取計數(shù)點,把每打5個點時間間隔作為一個時間單位B.一定要平衡摩擦力C.舍去紙帶上開始時密集點,只利用點跡清楚、點間隔適當那一部分進行測量、計算D.適當增加掛在細繩下鉤碼個數(shù)解析:(1)選取計數(shù)點能夠使相鄰計數(shù)點間隔比相鄰計時點間隔大,在用直尺測量這些點間距離時,誤差較小,所以A正確;在試驗中,只要保持小車做勻加速直線運動,與是否存在摩擦力無關,小車加速度應適當大些,假如小車運動加速度過小,那么打出點就過密,長度測量誤差較大,所以小車加速度應適當大些,可適當增加掛在細繩下鉤碼個數(shù),以增大拉力,故B錯誤,D正確;為了減小長度測量誤差,應舍去紙帶上過于密集和點跡不清楚點,所以C正確.答案:(1)ACD26/39(2)“研究勻變速直線運動”試驗中,使用電磁打點計時器(所用交流電源頻率為50Hz),得到如圖所表示紙帶.圖中點為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出,以下表述正確是

.

A.試驗時應先放開紙帶再接通電源B.(x6-x1)等于(x2-x1)6倍C.從紙帶中可求出計數(shù)點B對應速率D.相鄰兩個計數(shù)點間時間間隔為0.02s解析:(2)中間時刻瞬時速度等于全程平均速度,所以vB=,選項C正確;由Δx=aT2可推得x6-x1=5(x2-x1),則選項B錯誤;相鄰計數(shù)點間時間間隔是0.1s,選項D錯誤;按照試驗要求應該先接通電源再放開紙帶,選項A錯誤.答案:(2)C27/392.某試驗小組利用打點計時器研究小滑塊運動,打出如圖所表示紙帶,打點計時器接在頻率為50Hz交流電源上,請回答以下問題:(1)某次試驗中,紙帶“B”端與小滑塊相連,依據(jù)紙帶請判斷該滑塊運動屬于

(填“勻速”“勻加速”或“勻減速”)直線運動.

(2)從紙帶能夠測出A,B兩點間距離為

,滑塊加速度大小為

.(計算結果保留三位有效數(shù)字)

解析:(1)由題圖知,從B點開始相等時間間隔內(nèi)間距依次為2.60cm,2.40cm,2.20cm,2.00cm,可判斷滑塊在相等時間內(nèi),位移差恒定,滑塊做勻減速直線運動;(2)刻度尺準確度為1mm讀數(shù)應估讀到0.1mm,則AB間距為dAB=102.0mm-10.0mm=92.0mm=9.20cm;由Δx=aT2,得a=5.00m/s2.答案:(1)勻減速(2)9.20cm5.00m/s228/393.(·浙江紹興期中)如圖是某同學做“研究勻變速直線運動”試驗時取得一條紙帶.(1)打點計時器電源頻率為50Hz.A,B,C,D,E,F,G是紙帶上7個連續(xù)點,F點因為不清楚而未畫出.試依據(jù)紙帶上數(shù)據(jù),推測F點在刻度尺上位置,其讀數(shù)應記為

cm.算出F點對應速度大小為vF=

m/s.(后一空計算結果保留兩位有效數(shù)字)

答案:(1)5.000.7029/39(2)請依據(jù)紙帶上數(shù)據(jù),作出v-t圖像.答案:(2)看法析30/39(3)依據(jù)圖像,可得t=0時速度vA=

m/s,加速度a=

m/s2.(計算結果保留兩位有效數(shù)字)

答案：(3)0.205.031/394.某同學利用如圖(甲)所表示試驗裝置,探究物塊在水平桌面上運動規(guī)律.物塊在重物牽引下開始運動,重物落地后,物塊再運動一段距離停在桌面上(還未抵達滑輪處).從紙帶上便于測量點開始,每5個點取1個計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間距離如圖(乙)所表示.打點計時器電源頻率為50Hz.32/39(1)經(jīng)過分析紙帶數(shù)據(jù),可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點

和

之間某時刻開始減速.

(2)計數(shù)點5對應速度大小為

m/s,計數(shù)點6對應速度大小為

m/s.(保留三位有效數(shù)字)

解析:(1)從計數(shù)點1到6相鄰相等時間內(nèi)位移差Δx≈2.00cm,在6,7計數(shù)點間位移比5,6之間增加了(12.28-11.01)cm=1.27cm<2.00cm,所以,開始減速時刻在計數(shù)點6和7之間.