高考物理一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練學(xué)案 第04講：探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練第04講：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)類型一、實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟1．某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用________(選填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是4～6V，當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)．(2)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，接通電源與讓紙帶隨小車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)操作過(guò)程的操作順序應(yīng)該是（）A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時(shí)接通電源D．哪個(gè)先，哪個(gè)后都可以(3)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)從打出的若干紙帶中選取一條紙帶，如圖所示，紙帶上按時(shí)間順序取A、B、C、D四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用尺子測(cè)得相鄰各點(diǎn)間的距離為x1＝3.62cm，x2＝4.75cm，x3＝5.88cm．根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可以判斷小車在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，理由是______________________．在計(jì)數(shù)點(diǎn)C所代表的時(shí)刻，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度是______m/s，小車的加速度是______m/s2(以上兩空小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)．2．某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?1)請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖甲安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計(jì)時(shí)器下端；，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)．(2)圖乙和丙是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取(選填“乙”或“丙”)來(lái)計(jì)算重力加速度．在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力和?．甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間．實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為．(用L、L1和g表示)(3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm，乙的反應(yīng)時(shí)間為s．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)寫(xiě)出一條提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：．4．某同學(xué)用如下圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．安裝好實(shí)驗(yàn)器材；B．讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次．選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)；C．測(cè)出x1、x2、x3、…結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你繼續(xù)完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________．(填選項(xiàng)代號(hào))A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重錘G．彈簧秤H．滑動(dòng)變阻器(2)如果小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是________，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是________．類型二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析5．某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量福州的重力加速度，某次實(shí)驗(yàn)得到的一段紙帶如圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的五個(gè)點(diǎn)，測(cè)得OA＝5.5mm、OB＝14.9mm、OC＝28.3mm、OD＝45.2mm，打下相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s．(1)用逐差法算出福州的重力加速度g＝________m/s2．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)福州的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值為9.79m/s2，比較(1)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者并不相等，除了讀數(shù)誤差外，你認(rèn)為產(chǎn)生誤差的其他主要原因可能是___________________．(只要求寫(xiě)出一種原因)6．某實(shí)驗(yàn)小組用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．他們將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶．他們?cè)诩垘媳阌跍y(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，第六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明B，第十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明C，第十六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明D，第二十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明E．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)D點(diǎn)已模糊不清，于是他測(cè)得AB間距為5.92cm、BC間距為8.54cm，CE間距為24.94cm，則打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2，CD間距應(yīng)為cm．7．如圖是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)_______；(2)選取ABCD紙帶上四個(gè)點(diǎn)，從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距s＝________cm；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是________m/s，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為_(kāi)_______m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)8．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度的對(duì)照情況如圖所示．(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz)(1)由圖可以知道，A、B兩點(diǎn)的時(shí)間間隔是________s，A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是________cm，D點(diǎn)到G點(diǎn)的距離是________cm；(小數(shù)點(diǎn)后保留2位)(2)通過(guò)測(cè)量不難發(fā)現(xiàn)，(xBC－xAB)與(xCD－xBC)、(xDE－xCD)、…基本相等．這表明，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍之內(nèi)，拖動(dòng)紙帶的小車做的是________________運(yùn)動(dòng)；(3)經(jīng)過(guò)合理的數(shù)據(jù)處理后，可以求得加速度a＝______m/s2；(小數(shù)點(diǎn)后保留3位)(4)還可以求出，打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度vB＝______m/s.(小數(shù)點(diǎn)后保留3位)9．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要操作步驟如下：①安裝實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門(mén)和紙杯在同一豎直線上；②打開(kāi)試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門(mén)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，并用刻度尺(圖上未畫(huà)出)測(cè)量出兩個(gè)光電門(mén)之間的高度h，計(jì)算出小鐵球通過(guò)兩光電門(mén)間的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))；③保持光電門(mén)1的位置不變，改變光電門(mén)2的位置，重復(fù)②的操作，測(cè)出多組(h，t)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平均速度；④畫(huà)出eq\o(v,\s\up6(－))-t圖象．請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)，回答如下問(wèn)題：(1)設(shè)小鐵球到達(dá)光電門(mén)1時(shí)的速度為v0，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間．則小鐵球通過(guò)兩光電門(mén)間的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))的表達(dá)式為．(用v0、g和t表示)(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表：請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出eq\o(v,\s\up6(－))-t圖象．實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255eq\x\to(v)(m/s)1.451.681.892.052.212.35(3)根據(jù)v-t圖象，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝m/s2，小球通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度為m/s．(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)10．某同學(xué)獲得一豎直上拋小球的頻閃照片圖，已知頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離．(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t4時(shí)刻小球的速度v4＝________m/s．(2)小球上升的加速度大小約為a＝________m/s2．(3)對(duì)(2)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得到的結(jié)論是____________________________________．類型三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新10．如圖甲所示為在氣墊導(dǎo)軌上研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的示意圖，滑塊上裝有寬度為d(很小)的遮光條，滑塊在鉤碼作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)，用光電計(jì)時(shí)器記錄遮光條通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間Δt以及遮光條從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的時(shí)間t，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)光電門(mén)之間的距離x．(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝cm．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊從光電門(mén)1的右側(cè)某處由靜止釋放，測(cè)得Δt＝50ms，則遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v＝m/s．(3)保持其它實(shí)驗(yàn)條件不變，只調(diào)節(jié)光電門(mén)2的位置，滑塊每次都從同一位置由靜止釋放，記錄幾組x及其對(duì)應(yīng)的t，作出eq\f(x,t)-t圖象如圖丙所示，其斜率為k，則滑塊加速度的大小a與k關(guān)系可表達(dá)為a＝．11．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．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)，如圖乙中A、B、C、D、E、F……所示．c．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)，如圖丙所示．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(填選項(xiàng)前的字母)．A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝碼)(2)在圖丙中已標(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圖象．(3)觀察v-t圖象，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是．v-t圖象斜率的物理意義是．(4)描繪v-t圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．用平均速度eq\f(Δx,Δt)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)”)12．某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖甲所示的滴水法測(cè)量一小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度．實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘釘住；把滴水計(jì)時(shí)器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計(jì)時(shí)器的滴水速度為每0.2s滴一滴(以滴水計(jì)時(shí)器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn))；在斜面頂端放置一淺盤(pán)，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計(jì)時(shí)器盛滿水，使水滴能滴入淺盤(pán)內(nèi)；隨即在撤去淺盤(pán)的同時(shí)放開(kāi)小車，于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律的點(diǎn)跡；小車到達(dá)斜面底端時(shí)立即將小車移開(kāi)．圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是：x01＝1.40cm、x12＝2.15cm、x23＝2.91cm、x34＝3.65cm、x45＝4.41cm、x56＝5.15cm，試問(wèn)：(1)滴水計(jì)時(shí)器的原理與課本上介紹的______________原理類似．(2)由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)間的瞬時(shí)速度v4＝________m/s，計(jì)算小車的加速度a的表達(dá)式為_(kāi)___________，計(jì)算結(jié)果為_(kāi)_______m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)13．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．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①如圖(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；③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度[如圖(b)所示]，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出；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v－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)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________.(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)14．利用如圖所示的裝置，做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，得到了幾條較為理想的紙帶．已知每條紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，依打點(diǎn)先后編為0,1,2,3,4，…，由于不小心，紙帶都被撕斷了，如圖所示，根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回答：(1)在B、C、D三段紙帶中選出紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．(2)紙帶A上，打點(diǎn)1時(shí)重物的速度是________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮∈莀_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．[課后作業(yè)1