專題一測量做直線運動物體的瞬時速度—2021屆高中物理一輪復習暑假專題學案(實驗)

1、輪復習暑假實驗專題一-測量做直線運動物體的瞬時速度一、實驗?zāi)康? .練習使用打點計時器，學會用打點紙帶探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。2 .會利用打點紙帶測量勻變速直線運動的速度和加速度。3 .能畫出小車運動的v-t圖象，會根據(jù)圖象求加速度。二、實驗原理1 .打點計時器打點時間：當電源頻率為50 Hz時，每隔0.02 s打一次點。 工作電源：電磁打點計時器的工作電源為 4 V6 V交流電源；電火花計時器的工作電 源為220 V交流電源。2 .求瞬時速度的方法紙帶如圖所示，若打點時間間隔為T,則Vn-3 .求加速度的方法(1) “逐差法”求加速度：利用公式Ax=aT2可得a=(2) “圖象法”求加

2、速度：利用紙帶求出各點的瞬時速度，畫出v-t圖象，求出圖線的斜率即加速度。三、實驗器材：小車、細線、一端附有定滑輪的長木板、鉤碼、紙帶、交流電源、導線 ， 還需要打點計時器和刻度尺。四、實驗步驟1 .把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上 ，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 .把細線拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上合適的鉤碼，然后把紙帶穿過打點計時 器,并把紙帶的另一端固定在小車后面。3 .把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打 完一條紙帶后立即關(guān)閉電源，再取下紙帶。4 .換上新紙帶，重復操作三次。5 .選擇一

3、條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在便于測量的地方選擇合適 的計數(shù)點，依次標明0、1、2、3、4、5、6,測量各點之間的間距填入下表中。6 .依次求出計數(shù)點1、2、3、4、5對應(yīng)的瞬時速度，填入表中。計數(shù)點0123456從0到該計數(shù)點長度/mxi X2 X3 X4 X5 X602 13 24 35 46 57各段長度/m速度/(m , s -1)五、數(shù)據(jù)處理1 .圖象法：先利用打點計時器打點的等時性，根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于平均速度可以計算各點的瞬時速度，丫1=詈、V2=詈、丫3罟、Vn=。然后用描點法畫出V-t圖象,再計算圖線的斜率即加速度。2 .逐差法：利用公式&X、a

4、苦、a3,再取平均值屆上墳3。 3T23廣3例1.在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中。(1)從下列器材中，選出實驗所需的器材 ；為達到實驗?zāi)康?，還需。打點計時器；天平；低壓直流電源；細純；紙帶；小車；鉤碼；秒表；一 端有滑輪的長木板。 下列操作中正確的有 。(填選項代號)A.通過調(diào)節(jié)，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上B.坐標軸單位長度越小越好C.開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶D.鉤碼的質(zhì)量越大越好數(shù)字計時器與光電門的應(yīng)用數(shù)字計時器可以記錄物體經(jīng)過光電門時遮光片擋光的時間。由于遮光片很窄，可以用遮光片的寬度除以遮光時間作為物體通過光電門時的瞬時速度，因

5、此可以用來解決一些有關(guān)速度與加速度的問題。例2.某同學使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度，如圖甲所示。在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時計時器開始計時，透光時停止計時，若再次 擋光,計時器將重新開始計時。實驗中該同學將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控 開關(guān)），由靜止釋放，測得先后兩段擋光時間t/nt2。用游標卡尺測量AB AC的長度，其中AB的長度如圖乙所示，其值為 mm若狹縫寬度不能忽略,則該同學利用 心曲，%y ,g=詼應(yīng)及相關(guān)測量值得到的 0*2重力加速度值比其真實值（選填“偏大”或“偏小”）,其原因課堂練習1.（2018江西臨川一中高三調(diào)研）用如圖所示的裝置

6、做“探究小車速度隨時間變化的規(guī) 律”實驗，下列做法正確的是（）。A.小車從靠近定滑輪處釋放,等字B.先啟動計時器,再釋放小車jjC.實驗前要平衡小車受到的阻力D.電火花計時器接學生電源直流輸出端2 .某同學測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的a、b、c、d等幾條較 為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為 0.1 s,將每條紙帶上的計數(shù)點都記為 0、1、2、3、4、5、，如圖所示A B C三段紙帶, 分別是從三條不同紙帶上撕下的，其中屬于紙帶a的是（）。3.00 cm 6,U cm1Z31 cm3 .（2018安徽淮南二模）（多選）在“探究小車速

7、度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，對于減 小實驗誤差來說，下列方法中有益的是（）。A.選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點問問隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗4 .（多選）圖示為同一打點計時器打出的兩條紙帶，由紙帶可知（）A.在打下計數(shù)點“ 0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的大B.在打下計數(shù)點“ 0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的小C.紙帶甲的加速度比乙的大D.紙帶甲的加速度比乙的小 5.（2019長春市實驗中學高三監(jiān)測）利用打點計時器可測量勻變速

8、直線運動物體的瞬時 速度和加速度，如圖所示為研究一個勻加速直線運動的物體，利用打點計時器所打出的紙帶，打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz,圖中A、B、G D E為所選取的五個連 續(xù)相鄰的計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間均有四個點沒有標出，B、G D E四點與A點的距離標在圖中，利用圖中數(shù)據(jù)可知對應(yīng)計數(shù)點B時物體的速度大小為m/s,物體加速度大小為m/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）J 28.43- 單位:cm6.（2017全國卷H ,22）某同學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。實驗步驟如下：如圖甲，將光電門

9、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谛泵娴奈恢茫罨瑝K從斜面上方由靜止開始下滑；擋光片乙HZ語動方F 前端,當滑塊上的擋光片經(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At;用As表示擋光片沿運動方向的長度（如圖乙所示），年表示滑塊在擋光片遮住光線的At時間內(nèi)的平均速度大小，求出土;將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟；多次重復步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出V- t圖，如圖內(nèi)所示。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,則號與va、a和A t的關(guān)

10、系式為=。(2)由圖內(nèi)可求得,v a=cm/s,a=cm/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)一輪復習暑假實驗專題一- 測量做直線運動物體的瞬時速度參考答案例 1. (1) 打點計時器是一種計時儀器, 所用電源為交流電, 因此不用選, 但實驗還需低壓交流電源, 鉤碼的質(zhì)量在實驗中不用測量, 因此不用選。(2) 實驗中要調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上,這樣可以減小摩擦，A項正確；要適當?shù)剡x取坐標軸的單位長度使圖象盡量分布在較大的 坐標平面內(nèi), 所以 B 項錯誤 ; 開始前要先接通電源后松開紙帶, 打完點要先斷開電源后取紙帶 , 這樣可以使實驗效果更好, 所以 C 項正確 ;

11、 鉤碼的質(zhì)量要適中, 不要太大也不要太小，以100 g左右為宜，所以D項錯誤。答案： (1) 交流電源(2)AC例2.(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為74 mm,游標尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊,所以游標讀數(shù)為 3X 0.1 mm=0.3 mm,所以最終讀數(shù)為 74 mm+0.3 mm=74.3 mm(2)若狹縫寬度不能忽略，A到C的實際時間大于ti+t2,所以測量得到的重力加速度值比其真實值偏大, 原因為狹縫通過計時器的時間未計。答案： (1)74.3(2) 偏大 未計狹縫通過光電計時器的時間課堂練習1.B 在釋放小車前, 小車應(yīng)盡量靠近打點計時器, 遠離滑輪處, 以便在紙帶上打出更多的點

12、, 有利于實驗數(shù)據(jù)的處理和減小誤差,A 項錯誤 ; 實驗中為了在紙帶上打出更多的點 , 也為了打點的穩(wěn)定, 應(yīng)先啟動打點計時器, 然后釋放小車,B 項正確 ; 該實驗不需要平衡小車受到的阻力。項錯誤；電火花計時器接220 V交流電源，D項錯誤。2.B 根 據(jù) 勻 變 速 直 線 運 動 的 特 點 ( 相 鄰 的 時 間 間 隔 位 移 之 差 相 等 ) 得 出X34-X 23=X23X 12=Xl2X 01,所以屬于紙帶a的是B圖。3.ACD 選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大, 在用直尺測量這些點問的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，A項正確；在實

13、驗中 , 如果小車運動的加速度過小, 打出的點很密, 長度測量的相對誤差較大, 測量準確度會降低, 小車的加速度略大一些較好, 如果每五個點中取一個計數(shù)點, 以能在紙帶上50 cm 長度內(nèi)清楚地取出67 個計數(shù)點為宜,B 項錯誤 ; 為了減小長度測量的相對誤差,舍去紙帶上過于密集, 甚至分辨不清的點是必要的,C 項正確 ; 如果實驗中所用長木板各部分的平整程度和光滑程度不同, 小車的速度變化會不均勻而導致實驗誤差的增大, 因此在實驗前對所用長木板進行挑選、檢查是必要的,D項正確。4.BD在打下計數(shù)點“ 0”至“5”的過程中，兩紙帶所用時間相同，但甲紙帶位移小 于乙紙帶位移,故城甲句丁八項錯誤，B項正確；相鄰計數(shù)點間所用時間相等，可知甲的速度 不變，乙的速度變大，故a甲a乙,C項錯誤,D項正確。5.根據(jù)勻變速直線運動某段時間的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得vb=駟=0.823 m/s,由 圖可知 xi=6.98cm,X2=(16.45-6.98)cm=9.47arcm