（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 運動的描述 勻變速直線運動的研究 實驗1 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律學(xué)案.docVIP

實驗1探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗原理1.實驗過程注意事項1.平行：紙帶和細繩要和木板平行。2.兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶。3.防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。4.減小誤差：小車的加速度要適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計數(shù)點為宜。5.紙帶選?。哼x擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點。6.準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏，而導(dǎo)致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。7.區(qū)別“兩種點”(1)計時點和計數(shù)點計時點是打點計時器打在紙帶上的實際點，兩相鄰點間的時間間隔為0.02 s；計數(shù)點是人們根據(jù)需要選擇一定數(shù)目的點，兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔由選擇點的個數(shù)而定。(2)紙帶上相鄰兩點的時間間隔均相同，速度越大，紙帶上的計數(shù)點越稀疏。熱點一教材原型實驗【例1】某同學(xué)利用圖1(a)所示的實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化。物塊放在桌面上，細繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過打點計時器連接在物塊上。啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點間有4個點未畫出)。圖1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認為物塊的運動為勻加速運動?；卮鹣铝袉栴}：(1)在打點計時器打出B點時，物塊的速度大小為_m/s。在打出D點時，物塊的速度大小為_m/s；(保留2位有效數(shù)字)(2)物塊的加速度大小為_m/s2。(保留2位有效數(shù)字)解析(1)根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，所以vB m/s0.56 m/s，vD m/s0.96 m/s。(2)根據(jù)題意，物塊的運動為勻加速運動，則根據(jù)速度公式vDvBa2T，代入數(shù)據(jù)整理可以得到a2.0 m/s2。答案(1)0.560.96(2)2.0【例2】(1)如圖2所示為“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗裝置圖，按照實驗要求應(yīng)該()圖2A.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)本實驗必須()A.要平衡摩擦力B.要求懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C.上述兩項要求都不需要(3)如圖3所示，在“探究小車速度隨時間的變化規(guī)律”實驗中，從得到的紙帶中確定五個計數(shù)點，量得d18.00 cm，d217.99 cm，d330.00 cm，d444.01 cm。每相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.1 s。則打C點時小車的速度vC_ m/s，小車的加速度a_ m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖3解析(1)實驗中應(yīng)該先接通電源，再釋放小車，選項B正確。(2)本實驗不是驗證牛頓第二定律的實驗，只需要保持合力恒定即可，選項C正確。(3)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，有vC1.1 m/s，加速度a2.0 m/s2。答案(1)B(2)C(3)1.12.0熱點二實驗拓展創(chuàng)新1.情景拓展2.改進獲取數(shù)據(jù)的方法(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度長木板傾斜靠重力獲得加速度。(2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間t，由v求速度。(3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度利用經(jīng)過兩個光電門的瞬時速度，由速度位移關(guān)系式求加速度?！纠?】(2017全國卷，22)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。圖4實驗步驟如下：如圖4(a)，將光電門固定在斜面下端附近：將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t；用s表示擋光片沿運動方向的長度如圖(b)所示，v表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小，求出v；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟、；多次重復(fù)步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出v t圖，如圖5所示。圖5完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則v與vA、a和t的關(guān)系式為 v_。(2)由圖5可求得vA_ cm/s，a_ cm/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析(1)設(shè)擋光片末端到達光電門的速度為v，則由速度時間關(guān)系可知vvAat，且v聯(lián)立解得：vvAat。(2)由圖5可讀出vA52.1 cm/s，圖線的斜率ka cm/s28.14 cm/s2，即a16.3 cm/s2。答案(1)vAat(2)52.116.31.打點計時器是高中物理中重要的物理實驗儀器，如圖6中甲、乙所示是高中物理實驗中常用的兩種，請回答下面的問題。圖6(1)甲圖是_打點計時器，電源采用的是_。(2)乙圖是_打點計時器，電源采用的是_。(3)已知打點計時器所用交流電源的頻率是f，用它記錄一個運動小車的位移，打出的一條紙帶和已選好的計數(shù)點0、1、2、3、4如圖丙所示。某同學(xué)測量出1、2兩點間的距離為x12，3、4兩點間的距離為x34，由此可計算出小車在1、2兩點間的平均速度為_；在3、4兩點間的平均速度為_。解析打點周期T，1、2兩點間和3、4兩點間的時間間隔t4T，故v12，v34。答案(1)電磁46 V低壓交流電源(2)電火花220 V交流電源(3)2.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H)A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在平板上，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔(1)所列步驟中有錯誤的是_。(2)遺漏的步驟：_。(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序： _。解析(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。(2)遺漏的步驟F：換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。(3)步驟完善后，合理的實驗步驟順序為BECADF。答案(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源(2)F.換上新紙帶，重復(fù)實驗三次(3)BECADF3.某同學(xué)在做“用打點計時器測速度”實驗時，從打下的若干紙帶中選取了點跡清晰的一條，如圖7所示。打點計時器的電源頻率為50 Hz。圖7由這些已知數(shù)據(jù)計算：(1)物體經(jīng)過BD過程的平均速度v_m/s；(2)與紙帶上C點相對應(yīng)的瞬時速度v_m/s。(答案均要求保留3位有效數(shù)字)解析相鄰計數(shù)點間的時間間隔是T0.02 s，所以BD過程中的平均速度v1.51 m/s；紙帶上的C點相對應(yīng)的瞬時速度可以用BD過程的平均速度替代，即v1.51 m/s。答案(1)1.51(2)1.514.在“利用打點計時器測定勻加速直線運動的加速度”實驗中，某同學(xué)在打出的紙帶上每五個點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個點，每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出，如圖8甲所示。打點計時器每隔0.02 s打一次點。從每一個計數(shù)點處剪開分成五段(分別叫a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示vt關(guān)系的圖線，從而求出加速度。 圖8(1)若在xOy坐標系中用最簡捷的方法作出能表示vt關(guān)系的圖線，則_軸相當(dāng)于v軸。 (2)從第一個計數(shù)點開始計時，要想求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出_段紙帶的長度。 (3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則加速度為_m/s2。解析(1)做勻加速直線運動的物體某段時間的中間時刻速度等于這段時間的平均速度，則y軸相當(dāng)于v軸。(2)0.15 s處于BC段的中間時刻，則需求出b段紙帶的長度。(3)由s5s14aT2可求出加速度為2 m/s2。答案(1)y(2)b(3)25.實驗中，如圖9所示為一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(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s。圖9(1)根據(jù)紙帶可判定小車做_運動。(2)根據(jù)紙帶計算各點瞬時速度：vD_m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。在如圖所示坐標中作出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出a_。(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度的物理意義是_。解析(1)根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可知xBCxABxCDxBCxDExCD12.60 cm，故小車做勻加速直線運動。(2)根據(jù)vv可知vD m/s3.90 m/svC m/s2.64 m/svB m/s1.38 m/s描點連線得如圖所示vt圖線，根據(jù)圖線斜率知a12.60 m/s2。(3)圖線與縱軸交點的速度的物理意義是零時刻小車經(jīng)過A點的速度。答案(1)勻加速直線(2)3.902.641.38見解析圖12.60 m/s2(3)零時刻小車經(jīng)過A點的速度6.如圖10所示，甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的計時儀器。光電計時器像打點計時器一樣，也是一種研究物體運動情況的計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖丙所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)一輛帶有擋光片的小車從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示擋光片的擋光時間。某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，做了一個U形遮光板如圖丁所示，兩個遮光片寬度均為L5 mm，將此U形遮光板裝在小車上，讓小車做勻變速直線運動通過靜止的光電計時器，實驗時測得兩次遮光時間分別為t10.10 s，t20.05 s，從第一個遮光片遮光到第二個遮光片遮光經(jīng)過的時間t1 s，則：圖10(1)圖乙是_(選填“電磁”或“電火花”)打點計時器，電源采用的是_(選填“交流46 V”或“交流220 V”)。(2)第一個遮光片