2022屆備戰(zhàn)老高考一輪復(fù)習(xí)文科物理實(shí)驗(yàn)一 測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 課件

大一輪復(fù)習(xí)講義第一章運(yùn)動(dòng)的描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)一測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度

研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1.會(huì)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)利用紙帶上的點(diǎn)跡求物體的速度和

加速度.2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法.【目標(biāo)要求】?jī)?nèi)容索引NEIRONGSUOYIN實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備01一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1.作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交變電源的頻率f＝50Hz時(shí)，每隔

s打一次點(diǎn).2.結(jié)構(gòu)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(如圖1)圖10.02(2)電火花計(jì)時(shí)器(如圖2)圖23.工作條件：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：

交變電源電火花計(jì)時(shí)器：

交變電源8V220V二、實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1.實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、

、導(dǎo)線、

電源.2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)按照實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板

的一端，接好電源；(2)把一細(xì)繩系在小車(chē)上，細(xì)繩繞過(guò)滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車(chē)后面；(3)把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先

，后

；刻度尺交變無(wú)滑輪接通電源放開(kāi)小車(chē)(4)小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開(kāi)電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量、分析.3.數(shù)據(jù)處理(1)求物體的速度與加速度②利用逐差法求解平均加速度__________________________.③利用速度—時(shí)間圖像求加速度a.作出速度—時(shí)間圖像，通過(guò)圖像的斜率求解物體的加速度；b.剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度.(2)依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)①x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離.②Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….③若Δx等于恒量(aT2)，則說(shuō)明小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng).④Δx＝aT2，只要小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.4.注意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行.(2)兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源，后取下紙帶.(3)防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地及小車(chē)與滑輪相撞.(4)減小誤差：小車(chē)的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.(5)小車(chē)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置釋放.考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)02例1

(2019·全國(guó)卷Ⅰ·22)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究.物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖3所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出.在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是___點(diǎn).在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_(kāi)_____m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為_(kāi)_____m/s2(保留2位有效數(shù)字).圖3A0.2330.75根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為1.20cm，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為3.15cm，D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為5.85cm，E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為9.30cm，AB＝1.20cm，BC＝1.95cm，CD＝2.70cm，DE＝3.45cm.解析根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是A點(diǎn).1.某同學(xué)用圖4甲所示裝置探究小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，他采用電火花計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).跟進(jìn)訓(xùn)練圖412(1)請(qǐng)?jiān)谙旅媪谐龅膶?shí)驗(yàn)器材中，選出本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材填在橫線上(填編號(hào))________.②③⑦①電火花計(jì)時(shí)器②天平③低壓交變電源④細(xì)繩和紙帶⑤砝碼、托盤(pán)和小車(chē)⑥刻度尺⑦停表⑧一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板解析本實(shí)驗(yàn)不需要天平測(cè)量質(zhì)量，電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用220V交變電源，也不需要用停表測(cè)時(shí)間，故不需要的器材為②③⑦.12(2)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，先__________，再_________.紙帶上打出一系列點(diǎn)，其中一段如圖乙所示，可知紙帶的____(填“左”或“右”)端與小車(chē)相連.接通電源釋放小車(chē)左解析正確的操作順序是先接通電源，再釋放小車(chē)，不能顛倒，紙帶上和小車(chē)相連的一端先被打點(diǎn)，此時(shí)紙帶速度較小，點(diǎn)間距離較小，故左端與小車(chē)相連.12(3)如圖乙所示的紙帶上，A、B、C、D、E為紙帶上所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為0.1s，則vB＝______m/s，a＝_____m/s2.0.260.4122.(2018·北京卷·21改編)用圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.圖5主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次.b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t＝0)，然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖6中A、B、C、D、E、F……所示.圖612c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖7所示.圖712結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有____和___(填選項(xiàng)前的字母).A.電壓合適的50Hz交變電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝碼)CA12解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交變電源，故選A，不選B；相鄰打點(diǎn)間的時(shí)間是已知的，故不選D；計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測(cè)量，故選C；由于不需要知道小車(chē)和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)，故不選E.12(2)在圖中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v—t圖像.答案如圖所示解析連線時(shí)要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上.12(3)觀察v—t圖像，可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是__________________________.v—t圖像斜率的物理意義是_______.解析可以依據(jù)v—t圖像是傾斜的直線(斜率一定)，即小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化，判斷出小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；v—t圖像的斜率表示加速度.小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化加速度12(4)描繪v—t圖像前，還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng).用平均速度

表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)Δt的要求是_________(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).越小越好有關(guān)12但Δx過(guò)小，測(cè)量誤差增大，因此選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān).1203考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)圖8對(duì)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新的方法1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)及速度的測(cè)量方法(如圖8)圖92.獲得加速度方法的改進(jìn)長(zhǎng)木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖9甲、乙所示

靠重物的拉力獲得加速度.3.用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板.4.用頻閃照相的方法、滴水法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.通過(guò)以上裝置的改進(jìn)能最大限度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車(chē)加速度不恒定，使小車(chē)盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，以提高實(shí)驗(yàn)的精確度.例2

(2017·全國(guó)卷Ⅱ·22)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系.使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器.圖10實(shí)驗(yàn)步驟如下：①如圖10(a)，將光電門(mén)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?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑；②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟②、③；⑤多次重復(fù)步驟④；⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出

－Δt圖，如圖(c)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(dá)光電門(mén)時(shí)解析設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門(mén)的速度為v，(2)由圖(c)可求得vA＝_____cm/s，a＝____cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)52.116.6解析由題圖(c)可讀出vA≈52.1cm/s，即a≈16.6cm/s2.

3.(2020·江蘇卷·11)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究.用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖11所示.跟進(jìn)訓(xùn)練圖11(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是________.小鋼球解析小鋼球受到的空氣阻力最小，可近似認(rèn)為做自由落體運(yùn)動(dòng).345(2)下列主要操作步驟的正確順序是__________.(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào))①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開(kāi)手機(jī)攝像功能，開(kāi)始攝像①③④②解析安裝好器材后，先打開(kāi)手機(jī)攝像功能，再由靜止釋放小球.這類(lèi)似于使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)先接通電源，再釋放紙帶，故順序是①③④②.345(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如圖12所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為

s，刻度尺的分度值是1mm，由此測(cè)得重力加速度為_(kāi)_________________m/s2.圖129.6(9.5～9.7均可)345解析由題圖讀得x1＝2.50cm，x2＝26.50cm，x3＝77.20cm，解得g≈9.6m/s2.345(4)在某次實(shí)驗(yàn)中，小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，________(選填“仍能”或“不能”)用(3)問(wèn)中的方法測(cè)出重力加速度.仍能解析釋放時(shí)手抖動(dòng)，導(dǎo)致小球的運(yùn)動(dòng)偏離了豎直方向，但在小球下落過(guò)程中，小球豎直分運(yùn)動(dòng)仍然是加速度為重力加速度g的運(yùn)動(dòng)，故仍能用(3)問(wèn)的方法測(cè)出重力加速度.3454.(2020·北京市高三一模)研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，也可以用光電傳感器.(1)一組同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交變電源的頻率是50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在小車(chē)拖動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡，以此記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況.①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是______s.3450.02②圖13甲為某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，其中1、2、3、4為依次選中的計(jì)數(shù)點(diǎn)(各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)跡).根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打出計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi)_____m/s，小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_____m/s2.0.53圖131.4345由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小345(2)另一組同學(xué)用如圖乙所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng).滑塊放置在水平氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)，并通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與一沙桶相連，滑塊與定滑輪間的細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行.滑塊上安裝了寬度為3.0cm的遮光條，將滑塊由靜止釋放，先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為0.015s，通過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為0.010s，遮光條從開(kāi)始遮住第一個(gè)光電門(mén)到開(kāi)始遮住第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為0.250s.則滑塊的加速度大小為_(kāi)_____m/s2，若忽略偶然誤差的影響，測(cè)量值與真實(shí)值相比______(選填“偏大”“偏小”或“相同”).4.0偏小345遮光條通過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的速度為則滑塊的加速度大小為由實(shí)驗(yàn)原理可知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為遮光條從開(kāi)始遮住第一個(gè)光電門(mén)到開(kāi)始遮住第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間，由于存在阻力，滑塊與遮光條做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度變化量偏小，所以測(cè)量值與真實(shí)值相比偏小.3455.(2020·山東卷·13)2020年5月，我國(guó)進(jìn)行了珠穆朗瑪峰的高度測(cè)量，其中一種方法是通過(guò)使用重力儀測(cè)量重力加速度，進(jìn)而間接測(cè)量海拔高度.某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?實(shí)驗(yàn)步驟如下：①如圖14甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺(圖中未畫(huà)出).圖143