新教材物理一轮总复习-第一章运动的描述匀变速直线运动实验一探究匀变速直线运动的特点学案.docx

实验一探究匀变速直线运动的特点【素养目标】1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度.2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法必备知识·自主落实一、实验思路与操作装置图与思路思路：小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度随时间变化的情况注意：(1)不需要平衡摩擦力(2)不需要满足悬挂槽码的质量远小于小车的质量操作要领(1)安装：固定好实验器材，并连接好电路；(2)靠近：小车停在靠近打点计时器的位置；(3)先后：启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，在纸带上打下一行小点；(4)关闭：关闭电源，取下纸带；(5)更换：增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验二、数据测量及数据分析1数据测量(1)舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计时起点，以后依次每隔四个点取一个计数点，并标明0，1，2，3，4，如图所示(2)依次测出01，02，03，04，的距离x1，x2，x3，x4，填入设计表中(3)1、2、3、4各点的瞬时速度分别为：v1、v2、v3、v4将计算得出的各点的速度填入设计表中2数据分析(1)以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出v ­ t图像(2)观察所得到的直线，分析小车的速度随时间的变化规律3实验结论小车的速度随时间均匀增加三、误差分析1纸带测量的位移有误差2电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等3纸带运动时打点不稳定引起测量误差4用作图法，作出的v ­ t图像并不是一条直线5木板的粗糙程度并非完全相同认识“两种仪器”(1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz的交变电流，每隔0.02 s打一次点区分计时点和计数点：(1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定(2)纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计时点越稀疏关键能力·精准突破考点一教材原型实验例12023·山东潍坊高三检测某学习小组利用下图甲装置研究小车运动的规律(1)实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交变电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)x14.09 cm，x24.91 cm，x35.69 cm，x46.47 cm，x57.28 cm，x68.14 cm.根据测量数据，分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度，请将你计算所得的打C点时的速度填入表格位置BCDEFv/(m·s1)0.45_0.610.690.77(2)根据(1)中表格数据，以打A点时为计时起点，在下图所示的坐标纸中画出小车运动的v ­ t图像(3)根据图像得出打A点时小车的速度为_ m/s.(4)根据图像求得小车运动的加速度a_ m/s2(结果保留一位有效数字)例2 在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条纸带如图甲所示A、B、C、D、E、F、G为计数点(相邻两计数点间有4个点未画出)，相邻计数点间时间间隔为0.10 s，x11.20 cm，x21.60 cm，x31.98 cm，x42.38 cm，x52.79 cm，x63.18 cm.(1)根据题目信息可知，打B点时小车的速度是_ m/s，小车的加速度是_ m/s2 (结果保留2位有效数字)(2)某同学用以下办法绘制了小车运动的v ­ t图像：先把纸带每隔T0.10 s剪断，得到若干段纸条，长度分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6.再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间最后连接纸条上端中心位置作一条直线，于是得到v ­ t图像(如图乙所示)at1处应标为_ s；v1处应标为_此空用第(2)问中的物理量符号表示.b请说明利用纸条长度表示瞬时速度所依据的原理_.教你解决问题读图试答考点二探索创新实验考向1实验原理的创新例32022·辽宁卷某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔t.(1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要_(填“天平”或“刻度尺”)；(2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示编号1遮光带2遮光带3遮光带t/(×103 s)73.0438.6730.00根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3_ m/s(结果保留两位有效数字)；(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为t1、t2，则重力加速度g_(用d、t1、t2表示)；(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：_创新点分析(1)利用光电门测小球经过光电门的速度(2)利用v2v1gt计算重力加速度的大小考向2数据处理的创新例4 用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度(1)实验的主要步骤：用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得d_ mm.用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x.滑块从A点静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)读出挡光片通过光电门所用的时间t.改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值(2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出 ­ x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k_ m1·s2；由此进一步求得滑块的加速度a_ m·s2.(计算结果均保留3位有效数字)创新点分析(1)改变光电门的位置，距离x发生变化，滑块经过光电门的时间t将随之发生变化(2)建立位移x与的坐标系，通过 ­ x图线的斜率计算滑块的加速度实验一探究匀变速直线运动的特点关键能力·精准突破考点一例1解析：(1)每相邻计数点之间有4个点未画出，故相邻计数点之间的时间间隔T0.1 s，由vC得vC0.53 m/s.(2)描点作图如答案图所示(3)由图可得vA0.37 m/s.(4)由v ­ t图线斜率可得a0.8 m/s2.答案：(1)0.53(2)如图所示(3)0.37(4)0.8例2解析：(1)根据匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打B点时小车的速度为vB m/s0.14 m/s.由xaT2可得小车的加速度为a m/s20.40 m/s2.(2)a.t轴标出的时间为连续相等的时间间隔，且纸带每隔T0.10 s剪断一段，所以t1处应标为0.10 s由平均速度公式可得v1.b匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度答案：(1)0.140.40(2)a.0.10b匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度考点二例3解析：(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测质量，需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度(2)根据平均速度的计算公式可知v m/s1.5 m/s.(3)根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的速度，有v1，v2又v2v1g可得g(4)光栅板的长度明显，下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度答案：(1)刻度尺(2)1.5(3)(4)光栅板受到空气阻力的作用例4解析：(1)根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度d6 mm12×0.05 mm6.60 mm.(2)该图线的斜率k×104 m1·s22.38×104 m1·s2；滑块通过光电门时的速度v，由v22ax可得x，由k，可求得滑块的加速度a0.518 m·s2.答案：(1)6.60(2)2.38×1040.518