金版教程物理2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章 運動的描述 勻變速直線運動熱點透析(一) 關(guān)于運動圖像的四類??碱}型與解題技能含答案_第1頁
金版教程物理2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章 運動的描述 勻變速直線運動熱點透析(一) 關(guān)于運動圖像的四類常考題型與解題技能含答案_第2頁
金版教程物理2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章 運動的描述 勻變速直線運動熱點透析(一) 關(guān)于運動圖像的四類??碱}型與解題技能含答案_第3頁
金版教程物理2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章 運動的描述 勻變速直線運動熱點透析(一) 關(guān)于運動圖像的四類常考題型與解題技能含答案_第4頁
金版教程物理2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章 運動的描述 勻變速直線運動熱點透析(一) 關(guān)于運動圖像的四類??碱}型與解題技能含答案_第5頁
已閱讀5頁,還剩20頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

《金版教程(物理)》2025高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案第一章運動的描述勻變速直線運動熱點概述:運動學(xué)圖像是高考??純?nèi)容,理解基本圖像及其斜率、截距、交點、面積等的物理意義,并能結(jié)合牛頓運動定律、直線運動規(guī)律等進(jìn)行分析,是解決問題的關(guān)鍵,四類常考題型如下。通過圖像分析物體的運動規(guī)律解決這類問題的關(guān)鍵是,通過分析圖像,判斷物體的速度、位移和加速度如何變化,由此構(gòu)建物體運動的情境。(2023·湖北高考)(多選)t=0時刻,質(zhì)點P從原點由靜止開始做直線運動,其加速度a隨時間t按圖示的正弦曲線變化,周期為2t0。在0~3t0時間內(nèi),下列說法正確的是()A.t=2t0時,P回到原點B.t=2t0時,P的運動速度最小C.t=t0時,P到原點的距離最遠(yuǎn)D.t=eq\f(3,2)t0時,P的運動速度與t=eq\f(1,2)t0時相同[答案]BD[解析]t=0時刻,P由靜止開始運動,0~t0時間內(nèi)加速度a一直為正值,則P一直向正方向加速,t=t0時加速度a反向,則P的速度開始減小,由a-t圖線與t軸所圍的面積表示速度變化量,可知t=2t0時刻P的速度減為0,之后2t0~3t0時間內(nèi)重復(fù)0~t0時間內(nèi)的運動,可知在0~3t0時間內(nèi),P一直向正方向運動,不會回到原點,t=3t0時,P到原點的距離最遠(yuǎn),t=2t0時,P的運動速度最小,故A、C錯誤,B正確;a-t圖線與t軸所圍的面積表示速度變化量,由題圖知,eq\f(t0,2)~eq\f(3,2)t0時間內(nèi)速度的變化量為零,因此P的運動速度在t=eq\f(t0,2)時刻與t=eq\f(3,2)t0時刻相同,D正確。根據(jù)題目情境選擇運動圖像解決這類問題時,首先要將題目給出的情境分析透徹,然后根據(jù)情境分析圖像中物理量之間的關(guān)系,或者直接將圖像與題目所描述的情境相對照,看是否吻合,進(jìn)行判斷。(2023·廣東高考)銫原子噴泉鐘是定標(biāo)“秒”的裝置。在噴泉鐘的真空系統(tǒng)中,可視為質(zhì)點的銫原子團(tuán)在激光的推動下,獲得一定的初速度。隨后激光關(guān)閉,銫原子團(tuán)僅在重力的作用下做豎直上拋運動,到達(dá)最高點后再做一段自由落體運動。取豎直向上為正方向,下列可能表示激光關(guān)閉后銫原子團(tuán)速度v或加速度a隨時間t變化的圖像是()[答案]D[解析]由題意知,銫原子團(tuán)僅在重力作用下先勻減速上升(上升階段速度為正值),速度減小到零后,再勻加速下降(下降階段速度為負(fù)值),全程加速度都為重力加速度,方向豎直向下,即a=-g,故v-t圖像是一條斜向右下方的傾斜直線,圖像與t軸相交且斜率保持不變,A、B錯誤;a-t圖像是在t軸下方平行于t軸的一條直線,故C錯誤,D正確。圖像間的轉(zhuǎn)換圖像轉(zhuǎn)換問題的三個關(guān)鍵點(1)注意合理劃分運動階段,分階段進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)換。(2)注意相鄰運動階段的銜接,尤其是運動參量的銜接。(3)注意圖像轉(zhuǎn)換前后核心物理量間的定量關(guān)系,這是圖像轉(zhuǎn)換的依據(jù)。(2021·遼寧高考)某駕校學(xué)員在教練的指導(dǎo)下沿直線路段練習(xí)駕駛技術(shù),汽車的位置x與時間t的關(guān)系如圖所示,則汽車行駛速度v與時間t的關(guān)系圖像可能正確的是()[答案]A[解析]x-t圖像的斜率表示速度,其中斜率的正負(fù)表示速度方向,斜率的絕對值表示速度大小,所以0~t1汽車的速度逐漸增加,t1~t2汽車的速度保持不變,t2~t3汽車的速度逐漸減小,且速度一直為正值,故A正確。應(yīng)用圖像巧解物理問題根據(jù)題目的條件正確畫出運動圖像,由于圖像能從整體上把物理過程的動態(tài)特征展現(xiàn)得更清楚,當(dāng)用其他方法較難解決時,常能從圖像上找到靈感,另辟蹊徑。一個固定在水平面上的光滑物塊,其左側(cè)面是斜面AB,右側(cè)面是曲面AC。已知AB和AC的長度相同,兩個小球p、q同時從A點分別沿AB和AC由靜止開始下滑,比較它們到達(dá)水平面所用的時間()A.p小球先到 B.q小球先到C.兩小球同時到 D.無法確定[答案]B[解析]可以利用v-t圖像(這里的v是速率,曲線下的面積表示路程x)定性地進(jìn)行比較。在同一個v-t圖像中作出p、q的速率—時間圖線,顯然,開始時q的加速度較大,圖線斜率較大;由于機械能守恒,末速率相同,即曲線末端在同一水平線上。為使路程相同(圖線和時間軸所圍的面積相同),則tq<tp,即q小球先到,B正確。1.(2023·江蘇高考)電梯上升過程中,某同學(xué)用智能手機記錄了電梯速度隨時間變化的關(guān)系,如圖所示。電梯加速上升的時段是()A.從20.0s到30.0sB.從30.0s到40.0sC.從40.0s到50.0sD.從50.0s到60.0s答案A解析本題的速度—時間圖像描述電梯上升過程速度隨時間變化的情況,電梯加速上升時速度變大,由圖可知,電梯加速上升的時段是從20.0s到30.0s。故A正確。2.(2023·全國甲卷)一小車沿直線運動,從t=0開始由靜止勻加速至t=t1時刻,此后做勻減速運動,到t=t2時刻速度降為零。在下列小車位移x與時間t的關(guān)系曲線中,可能正確的是()答案D解析x-t圖像的斜率表示速度,斜率的絕對值表示速度大小,斜率的正負(fù)表示運動方向。由題意知,小車一直向同一方向運動,所以A、C錯誤。0~t1時間內(nèi),小車由靜止開始做勻加速運動,小車速度逐漸變大,x-t圖像斜率的絕對值逐漸變大;t1~t2時間內(nèi),小車做勻減速運動,則x-t圖像斜率的絕對值逐漸變小;在t2時刻停止,即x-t圖像在t2時刻的斜率變?yōu)榱?,B錯誤,D可能正確。3.(2023·山西省臨汾市高三下考前適應(yīng)性訓(xùn)練二)一個物塊在光滑的水平面上受到水平恒力F的作用,從靜止開始做勻加速直線運動,計時開始的eq\f(x,t)-t圖像如甲所示,v2-x圖像如圖乙所示,據(jù)圖像的特點與信息分析,下列說法正確的是()A.x=1m時物塊的速度大小為8m/sB.圖乙的斜率是圖甲的斜率的2倍C.圖甲中的y=8D.t=1s時物塊的速度為4m/s答案D解析當(dāng)x=1m時,由圖乙可知v2=8m2/s2,解得此時物塊的速度大小v=2eq\r(2)m/s,故A錯誤;由初速度為0的勻加速直線運動規(guī)律可得x=eq\f(1,2)at2,則有eq\f(x,t)=eq\f(a,2)t,可得圖甲的斜率為k甲=eq\f(a,2)=eq\f(ym·s-1,2s),由v2=2ax可知圖乙的斜率為k乙=2a=8m/s2,可得eq\f(k乙,k甲)=4,a=4m/s2,圖甲中的y=4,故B、C錯誤;t=1s時物塊的速度為v′=at=4m/s,故D正確。4.(2023·江蘇省鹽城市高三上階段練習(xí))甲、乙兩物體沿同一條直線向同一方向運動,其a-t圖像如圖所示。t=0時刻,兩物體處于同一位置且速度均為0,則在0~2t0時間內(nèi)()A.t0時刻兩物體的速度相等B.t0時刻兩物體再次相遇C.t0時刻兩物體的間距大于eq\f(1,4)a0teq\o\al(2,0)D.2t0時刻兩物體再次相遇答案C解析根據(jù)a-t圖像中圖線與時間軸所圍面積表示速度的變化量可知,t0時刻兩物體的速度不相等,2t0時刻兩物體的速度相等,0~2t0時間內(nèi)甲的速度一直大于乙的速度,則0~2t0時間內(nèi)的任一時刻兩物體都不會相遇,A、B、D錯誤;根據(jù)v-t圖像的斜率表示加速度,結(jié)合上述分析,可畫出兩物體的v-t圖像如圖所示,t0時刻,甲的速度為a0t0,乙的速度為eq\f(1,2)a0t0,在v-t圖像中,圖線與時間軸所圍面積表示該時間內(nèi)物體的位移,所以0~t0時間內(nèi),甲的位移x甲=eq\f(1,2)·a0t0·t0=eq\f(1,2)a0teq\o\al(2,0),乙的位移x乙<eq\f(1,2)·eq\f(1,2)a0t0·t0=eq\f(1,4)a0teq\o\al(2,0),所以t0時刻兩物體的間距Δx=x甲-x乙>eq\f(1,4)a0teq\o\al(2,0),故C正確。實驗測量做直線運動物體的瞬時速度研究勻變速直線運動[教材閱讀指導(dǎo)](對應(yīng)人教版必修第一冊相關(guān)內(nèi)容及問題)第一章第2節(jié)閱讀“位移和時間的測量”這一部分內(nèi)容,打點計時器使用什么電源?從紙帶上如何確定時間和位移?接通電源和拉動紙帶的順序是怎樣的?提示:交流電源。從起始點1到第n個點的運動時間t=0.02(n-1)s,用刻度尺測量出從起始點到第n個點的位移x。先接通電源再拉動紙帶。第一章第3節(jié)[實驗],如何測量紙帶的平均速度和瞬時速度?提示:測出兩點間的位移Δx和所用時間Δt,就可以算出紙帶的平均速度v=eq\f(Δx,Δt)。如圖,利用DF間的平均速度代表E點的瞬時速度。第二章第1節(jié)圖2.1-1,關(guān)注小車在重物牽引下沿木板運動的實驗裝置。第二章第1節(jié)閱讀“數(shù)據(jù)分析”這一部分內(nèi)容,如何根據(jù)表中v、t數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點作出v-t圖像?提示:如果有些點難以落在曲線上,應(yīng)該使它們大致均勻地分布在曲線兩側(cè)。科學(xué)探究梳理1.練習(xí)正確使用打點計時器,學(xué)會利用紙帶上的點跡測量做直線運動物體的瞬時速度。2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。3.測定勻變速直線運動的加速度。1.打點計時器(1)作用:計時儀器,當(dāng)所用交流電源的頻率f=50Hz時,每隔0.02s打一次點。(2)構(gòu)造①電磁打點計時器(如圖)②電火花計時器(如圖)(3)電源電壓:電磁打點計時器,工作電壓約為8V的交流電源;電火花計時器,220V交流電源。(4)處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點:計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點,計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要注意“每5個計時點取一個計數(shù)點”與“每隔4個計時點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的,相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔均為0.1s。2.由紙帶計算某點的瞬時速度對于一般的直線運動,由于與中間點相鄰的兩點間的時間間隔很短,因此可以用該相鄰兩點間的平均速度表示該中間點的瞬時速度。如圖中第n點的瞬時速度vn=eq\f(xn+xn+1,2T)。3.利用紙帶判斷物體運動性質(zhì)的方法(1)沿直線運動的物體,若任意相等時間內(nèi)的位移相等,則物體做勻速直線運動。因此,對于紙帶上的點跡,如果任意相鄰兩點間的距離都相等,則物體做勻速直線運動。(2)判斷物體是否做勻變速直線運動的兩種方法①沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、…,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,且對任意時間間隔T均成立,則說明物體在做勻變速直線運動,且Δx=aT2。②作出物體運動的v-t圖像,若圖像是一條傾斜的直線,則物體做勻變速直線運動。4.利用紙帶求物體加速度的兩種方法(1)逐差法①若題目給的是偶數(shù)段數(shù)據(jù)(一般是6段),一般用“逐差法”求物體的加速度,即a1=eq\f(x4-x1,3T2),a2=eq\f(x5-x2,3T2),a3=eq\f(x6-x3,3T2),然后求平均值,即a=eq\f(a1+a2+a3,3)=eq\f((x4+x5+x6)-(x1+x2+x3),9T2),這樣所測數(shù)據(jù)全部得到利用,精確度較高。②若題目給的是奇數(shù)段數(shù)據(jù)(一般是5段或7段),一般舍去開頭或末尾最短的那一段,接著用如同①偶數(shù)段的方法求解。(2)圖像法利用vn=eq\f(xn+xn+1,2T)求出打各點時物體的瞬時速度,然后作出v-t圖像,用v-t圖像的斜率求物體運動的加速度。1.誤差(1)誤差:任何測量結(jié)果都不可能絕對準(zhǔn)確。測量值跟被測物理量的真實值之間總會有差異,這種差異叫作誤差。由儀器直接讀出的數(shù)據(jù)叫作直接測量結(jié)果。直接測量結(jié)果的誤差來源于兩方面。一是儀器本身的缺陷,例如刻度尺的刻度不夠準(zhǔn)確、天平兩臂不嚴(yán)格等長;二是實驗人員操作和讀數(shù)的不準(zhǔn)確,例如用停表計時,按下按鈕的時刻總會稍有滯后或提前。又如,中學(xué)實驗室中溫度計的分度值為1℃,靠目測只能估計到分度值的eq\f(1,10),肯定會有誤差。通過改進(jìn)儀器和謹(jǐn)慎操作,可以減小誤差,但任何儀器的測量都不能完全消滅誤差。(2)偶然誤差和系統(tǒng)誤差①偶然誤差:是由偶然因素造成的。例如,人讀儀表時,眼睛的位置可能稍向左偏或稍向右偏,電表指針由于軸上的摩擦,停下來的位置可能一次偏大、一次偏小。偶然誤差的特點是,當(dāng)多次重復(fù)測量時,偏大和偏小的機會比較接近,可以用取平均值的方法來減小偶然誤差。②系統(tǒng)誤差:是由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實驗方法不完善造成的。例如,天平兩臂不完全等長會造成系統(tǒng)誤差;測量重力加速度時由于沒有消除空氣阻力等影響也會引起系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的特點是,多次重復(fù)測量的結(jié)果總是大于(或小于)被測量的真實值,呈現(xiàn)單一傾向。(3)絕對誤差和相對誤差物理學(xué)中把測量值與真實值之差,叫作絕對誤差。物理學(xué)中把絕對誤差與測量值之比,叫作相對誤差,即相對誤差=eq\f(絕對誤差,測量值)。(注:嚴(yán)格講,式中分母應(yīng)為真實值。實際估算時則用測量值代替。)相對誤差是一個比值,沒有單位,通常用百分?jǐn)?shù)表示。假設(shè)用分度值為1mm的刻度尺測一段銅線的直徑,讀數(shù)為1.3mm。限于刻度尺的精確度,測量有一定的誤差。若被測量銅絲直徑的真實值為1.2mm,那么絕對誤差為1.3mm-1.2mm=0.1mm。被測銅絲直徑的相對誤差是eq\f(0.1mm,1.3mm)=8%。在絕對誤差相同的情況下,測量值越大,相對誤差就越小。2.有效數(shù)字如圖1中,根據(jù)刻度尺的刻度可以讀出點A的位置xA。從圖中看出,使用分度值為1mm的尺,并且估讀到毫米數(shù)的下一位,得到xA=13.3mm。其中的末位數(shù)3是估讀的、不可靠的,xA的真實值在13mm和14mm之間。但是這個不可靠的數(shù)字3還是有用的,仍要寫出來,因為它表示點A在13mm和14mm兩條刻度線之間,靠近中點但離13mm刻度線稍近一些的位置。這種帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫作有效數(shù)字。對于有效數(shù)字需要注意:(1)有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關(guān)。例如,13.3mm是三位有效數(shù)字,改寫成1.33cm或0.0133m仍然是三位有效數(shù)字。(2)有效數(shù)字最末一位非零數(shù)字后面的數(shù)字0是有意義的,不能隨意舍去或添加。如圖2所示,點B的中心恰好與19mm的刻度線正對。正確的記錄是xB=19.0mm,而不應(yīng)寫成19mm。這種情況下,1、9都是可靠的,但若寫成19mm,就意味著數(shù)字9是不可靠的,顯然與事實上測量儀器的準(zhǔn)確度不相符。(3)正確記錄的小數(shù)中最前一位非零數(shù)字前面的0是表示小數(shù)點的位置的,不是有效數(shù)字。例如0.92s、0.085kg、0.0063m,都是兩位有效數(shù)字。(4)為了正確表述有效數(shù)字,特別大或特別小的數(shù)字都要用科學(xué)記數(shù)法,例如月球到地球的平均距離為3.84×105km,鎢原子的半徑為1.37×10-10m。(5)實驗的結(jié)果往往是由若干直接測量值經(jīng)過運算得到的,每一個直接測量值的誤差都對最后結(jié)果產(chǎn)生影響,應(yīng)當(dāng)按一定的數(shù)學(xué)方法來確定運算結(jié)果的有效數(shù)字。但是這種處理方法比較復(fù)雜,中學(xué)階段不做要求,運算結(jié)果一般取兩位或三位有效數(shù)字就可以了。電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源等。1.儀器安裝(1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,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)把一條細(xì)繩的一端拴在小車上,細(xì)繩跨過滑輪,下端掛上合適的槽碼,紙帶穿過打點計時器,并將紙帶的一端固定在小車的后面。實驗裝置如圖所示,放手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。2.測量與記錄(1)把小車停在靠近打點計時器處,先接通電源,后放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點,隨后立即關(guān)閉電源,換上新紙帶,重復(fù)三次。(2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的,舍掉開頭一些比較密集的點,從后邊便于測量的點開始確定計數(shù)點,為了計算方便和減小誤差,通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位,即T=5×0.02s=0.1s,如圖所示,正確使用毫米刻度尺測量并計算每相鄰兩計數(shù)點之間的距離。(3)利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度,求得打計數(shù)點1、2、3、4、5時小車的瞬時速度,并記錄在表格中。(4)增減所掛槽碼數(shù),或在小車上放置重物,再做兩次實驗。1.由實驗數(shù)據(jù)得出v-t圖像根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點,作一條直線,使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的點,應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè),偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去不要,如圖所示,這條直線就是本次實驗的v-t圖像,它是一條傾斜的直線。因此小車做勻加速直線運動,加速度就是v-t圖像的斜率。2.公式法若x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,則小車做勻變速直線運動,加速度a=eq\f((x4+x5+x6)-(x1+x2+x3),9T2)。1.偶然誤差(1)紙帶上計數(shù)點間距測量有偶然誤差,故要多測幾組數(shù)據(jù),以盡量減小誤差。(2)用作圖法作圖時描點、畫線不準(zhǔn)確。為此在描點時最好用坐標(biāo)紙,在縱、橫軸上選取合適的單位長度,用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點。2.系統(tǒng)誤差(1)紙帶運動時摩擦不均勻、打點不穩(wěn)定引起誤差,所以安裝時紙帶、細(xì)繩要與長木板平行,同時選擇電壓及頻率符合要求的交流電源。(2)木板的粗糙程度并非完全相同,這樣測量得到的加速度是所測量段的平均加速度。對此可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導(dǎo)軌。1.平行:紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。2.靠近:釋放小車前,應(yīng)使小車停在靠近打點計時器的位置。3.先后順序:實驗時應(yīng)先接通電源,后釋放小車;實驗后先斷開電源,后取下紙帶。4.防止碰撞:在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動,防止槽碼落地、小車與滑輪碰撞。5.減小誤差:細(xì)繩另一端掛的槽碼個數(shù)要適當(dāng),避免速度過大而使紙帶上打的點太少,或者速度太小,使紙帶上打的點過于密集。6.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。7.準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位長度(避免所描點過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點連線,不能連成折線或曲線,應(yīng)作一條直線??茖W(xué)探究精研考點一教材原型實驗例1某實驗小組同學(xué)利用電磁打點計時器做“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗。裝置如圖甲所示,在調(diào)整好儀器后,正確操作得到點跡清晰的紙帶。(1)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是________。A.打點時先釋放紙帶再接通電源B.應(yīng)使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C.應(yīng)消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響D.應(yīng)調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與長木板平行(2)如圖乙所示是某同學(xué)一次實驗得到小車運動情況的紙帶,他進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理:在紙帶上連續(xù)選取六個計時點A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點間的距離為x1,B、D兩點間的距離為x2,已知打點計時器所用的交流電源的頻率為f,則打點計時器在紙帶上打下B點時小車運動的瞬時速度大小vB=________;小車運動的加速度a=________。(3)如圖丙、丁所示是兩位同學(xué)用同一組實驗數(shù)據(jù),分別作出的小車運動v-t圖像,你認(rèn)為作圖正確的是________。[答案](1)D(2)eq\f(1,2)x1feq\f(1,2)(x2-x1)f2(3)丙[解析](1)實驗時應(yīng)先接通電源待打點穩(wěn)定后,再釋放紙帶,故A錯誤;該實驗不需要測量小車所受合力,則不需要使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,故B錯誤;該實驗測定小車做勻變速運動的加速度,只要小車受到的作用力恒定即可,不需要消除小車與長木板間的摩擦阻力的影響,C錯誤;實驗前要調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與長木板平行,以保證小車運動過程中受到的合力不變,加速度不變,故D正確。(2)由勻變速直線運動規(guī)律可知,某段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度,有vB=eq\f(x1,2T),又f=eq\f(1,T),聯(lián)立解得vB=eq\f(1,2)x1f;由x2-x1=2aT2,解得a=eq\f(1,2)(x2-x1)f2。(3)作圖時應(yīng)使盡可能多的點落在一條平滑的線上,使不能落在線上的點均勻分布在線的兩側(cè),離線較遠(yuǎn)的點舍棄,故選丙。【跟進(jìn)訓(xùn)練】在做“研究勻變速直線運動”的實驗時,某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶,如圖所示,各個計數(shù)點已經(jīng)在紙帶上標(biāo)出,圖中每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出,打點計時器接頻率f=50Hz的交流電源。(1)該實驗________平衡摩擦力,________滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量。(均選填“需要”或“不需要”)(2)打下計數(shù)點6時紙帶的速度v6=________________(用給定字母表示)。(3)木塊的加速度為a=________________(用給定字母表示)。(4)如果交變電流的頻率f>50Hz,但當(dāng)時做實驗的同學(xué)并不知道,那么測得的加速度值比真實值________(選填“偏大”或“偏小”)。答案(1)不需要不需要(2)eq\f((x4+x3)f,10)(3)eq\f((x4+x3-x2-x1)f2,200)(4)偏小解析(1)本實驗的目的是研究勻變速直線運動的規(guī)律,即只需要測出木塊運動的加速度和速度,而不需要測出合力的大小,故不需要平衡摩擦力,也不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量。(2)相鄰兩計數(shù)點間有4個點沒有畫出,則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為t=5T=eq\f(5,f),根據(jù)勻變速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度,有v6=eq\f(x3+x4,2t)=eq\f((x3+x4)f,10)。(3)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有x3-x1=4a1t2,x4-x2=4a2t2,可求得加速度為a=eq\f(a1+a2,2)=eq\f((x4+x3-x2-x1)f2,200)。(4)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可知加速度的測量值為a=eq\f(Δx,t2)=eq\f(1,25)Δxf2,故頻率f>50Hz時,代入的頻率值偏小,則測得的加速度值比真實值偏小??键c二實驗拓展與創(chuàng)新考情分析高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材,常常在教材原型實驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情境,從實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材、?shù)據(jù)處理技巧等方面進(jìn)行遷移拓展、創(chuàng)新。因此,要在掌握教材原型實驗的基礎(chǔ)上注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng),善于用教材原型實驗的原理、器材、方法和技巧等解決新問題。1.加速度的獲得:靠重物的拉力獲得加速度→使長木板傾斜靠重力沿斜面的分力獲得加速度;靠重力獲得加速度(自由落體法);靠摩擦力獲得加速度(勻減速運動)。2.瞬時速度的測量方法:由打點紙帶求瞬時速度→測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間Δt,由v=eq\f(d,Δt)求瞬時速度;用滴水針頭代替打點計時器打紙帶求瞬時速度。3.加速度的測量方法(1)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v1=eq\f(d,Δt1),v2=eq\f(d,Δt2),且已知兩個光電門間的距離x,由勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系式求加速度,即a=eq\f(veq\o\al(2,2)-veq\o\al(2,1),2x);或已知經(jīng)過兩個光電門的時間間隔t,由勻變速直線運動速度與時間的關(guān)系式求加速度,即a=eq\f(v2-v1,t)。(2)利用v=v0+at,作出v-t圖線,由斜率k=a,求得加速度→利用eq\f(x,t)=v0+eq\f(1,2)at,作出eq\f(x,t)-t圖線,由斜率k=eq\f(a,2)求得加速度a。例2(2021·天津高考)某實驗小組利用手機的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運動的過程。為便于記錄小球各個時刻在斜面上的位置,將錄像中時間間隔為T的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中,示意如圖。依次測得小球各相鄰位置間的距離為x1、x2、x3、x4、x5、x6。(1)寫出小球在位置1的速度表達(dá)式________。(2)要求充分利用測量數(shù)據(jù),寫出小球運動過程中的加速度表達(dá)式________________________。(3)在測量小球相鄰位置間距時由于實驗者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是________誤差。(填“偶然”或“系統(tǒng)”)[答案](1)eq\f(x1+x2,2T)(2)eq\f((x4+x5+x6)-(x1+x2+x3),9T2)(3)偶然[解析](1)勻變速直線運動中,中間時刻速度等于平均速度,所以小球在位置1的速度為v1=eq\f(x1+x2,2T)。(2)題中要求充分利用測量數(shù)據(jù),利用逐差法求解加速度,則x4-x1=3a1T2,x5-x2=3a2T2,x6-x3=3a3T2,解得加速度為a=eq\f(a1+a2+a3,3)=eq\f((x4+x5+x6)-(x1+x2+x3),9T2)。(3)讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是由偶然因素造成的,屬于偶然誤差。例3(2022·遼寧高考)某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度,其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度,令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。(1)除圖中所用的實驗器材外,該實驗還需要________(填“天平”或“刻度尺”);(2)該同學(xué)測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm,記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示,編號1遮光帶2透光帶3遮光帶…Δt/(×10-3s)73.0438.6730.00…根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù),可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小v3=________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2,則重力加速度g=________________(用d、Δt1、Δt2表示);(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,請寫出一條可能的原因:________________________。[答案](1)刻度尺(2)1.5(3)eq\f(2d(Δt1-Δt2),Δt1Δt2(Δt1+Δt2))(4)光柵板受到空氣阻力的作用[解析](1)該實驗通過勻變速直線運動規(guī)律測量重力加速度,不需要用天平測質(zhì)量,需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬度。(2)根據(jù)平均速度的計算公式可知v3=eq\f(d,Δt3)=eq\f(4.50×10-2m,30.00×10-3s)=1.5m/s。(3)根據(jù)勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的速度,有v1=eq\f(d,Δt1),v2=eq\f(d,Δt2),且v2=v1+geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Δt2+Δt1,2))),可得g=eq\f(2d(Δt1-Δt2),Δt1Δt2(Δt1+Δt2))。(4)因光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響,所以豎直向下的加速度小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?(2023·全國甲卷)某同學(xué)利用如圖a所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連,右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落,帶動小車運動,打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖b所示。(1)已知打出圖b中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s,以打出A點時小車位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中,小車發(fā)生相應(yīng)位移所用時間和平均速度分別為Δt和eq\o(v,\s\up6(-))。表中ΔxAD=________cm,eq\o(v,\s\up6(-))AD=________cm/s。位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30eq\o(v,\s\up6(-))(cm/s)66.073.0eq\o(v,\s\up6(-))AD87.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度eq\o(v,\s\up6(-))隨時間Δt的變化關(guān)系,如圖c所示。在圖中補全實驗點。(3)從實驗結(jié)果可知,小車運動的eq\o(v,\s\up6(-))-Δt圖線可視為一條直線,此直線用方程eq\o(v,\s\up6(-))=kΔt+b表示,其中k=________cm/s2,b=________cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動,得到打出A點時小車速度大小vA=________,小車的加速度大小a=________。(結(jié)果用字母k、b表示)[答案](1)24.0080.0(2)圖見解析(3)70.059.0(4)b2k[解析](1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù),可得ΔxAD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm;故eq\o(v,\s\up6(-))AD=eq\f(ΔxAD,3T)=80.0cm/s。(2)根據(jù)第(1)問結(jié)果補全實驗點(0.3s,80.0cm/s),如圖1所示。(3)從實驗結(jié)果可知,小車運動的eq\o(v,\s\up6(-))-Δt圖線可視為一條直線,圖像如圖2所示。此直線用方程eq\o(v,\s\up6(-))=kΔt+b表示,由圖像可知,k=eq\f(101.0cm/s-59.0cm/s,0.6s)=70.0cm/s2,b=59.0cm/s。(4)由勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系式,可得Δx=vA·Δt+eq\f(1,2)a(Δt)2,又平均速度eq\o(v,\s\up6(-))=eq\f(Δx,Δt),聯(lián)立可得eq\o(v,\s\up6(-))=vA+eq\f(1,2)a·Δt,與小車運動的eq\o(v,\s\up6(-))-Δt方程eq\o(v,\s\up6(-))=kΔt+b對比,可得vA=b,a=2k。課時作業(yè)1.某同學(xué)用如圖所示裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律。(1)請在下列實驗器材中,選出本實驗中不需要的器材:________(填編號)。①電火花計時器②天平③低壓交變電源④細(xì)線和紙帶⑤砝碼、托盤和小車⑥刻度尺⑦停表⑧一端帶有滑輪的長木板(2)安裝好實驗裝置后,按照正確的實驗操作,紙帶被打出一系列點,其中一段如圖所示,可知紙帶的________(填“左”或“右”)端與小車相連。(3)如圖中O、A、B、C、D、E、F為相鄰的計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出,打點計時器所用交變電源的頻率為50Hz,則小車運動的加速度大小為________m/s2。打下E點時小車的瞬時速度大小為________m/s(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V,頻率不變,而做實驗的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。(5)實驗結(jié)束后,甲、乙兩組同學(xué)分別把紙帶每隔0.1s剪斷,得到若干短紙條,再把這些紙條下端對齊,并排貼在一張紙上,得到如圖甲、乙所示的兩幅圖。由圖可知________組實驗過程中小車的加速度大,判斷依據(jù)是______________________。答案(1)②③⑦(2)左(3)2.001.10(4)不變(5)甲紙條上端中點連線斜率大解析(1)本實驗中不需要知道小車及砝碼的質(zhì)量,所以不需要天平,電火花打點計時器有計時的功能,用的是220V交流電源,故不需要低壓交變電源和停表,故選②③⑦。(2)小車釋放后速度逐漸變大,則相等時間內(nèi)運動的位移越來越大,題圖紙帶從左向右打點間距越來越大,可知是紙帶的左端與小車相連。(3)由題意知,相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,由逐差法可得,小車運動的加速度a=eq\f(xCF-xOC,9T2)=2.00m/s2;勻變速直線運動中,任意某時間段中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度,則打下E點時小車的瞬時速度等于DF段的平均速度,即vE=eq\f(xDF,2T)=1.10m/s。(4)交流電的頻率不變,則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔不變,所以加速度的測量值不變。(5)每段紙帶的長度分別等于x=eq\o(v,\s\up6(-))t,因為所有剪斷紙帶的時間間隔都相等,所以紙帶的長度之比等于平均速度之比,也等于各段紙帶中間時刻的瞬時速度之比,所以若分別把甲、乙兩圖中各段紙帶上端的中點依次用平滑曲線連接起來,則甲、乙兩圖就表示以各段紙帶中間時刻為時間點的v-t圖像。將紙條上端中點連接起來,由連線可知甲圖的斜率較大,所以甲組實驗過程中小車的加速度較大。2.(2022·全國乙卷)用雷達(dá)探測一高速飛行器的位置。從某時刻(t=0)開始的一段時間內(nèi),該飛行器可視為沿直線運動,每隔1s測量一次其位置,坐標(biāo)為x,結(jié)果如下表所示:t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動,判斷的理由是:__________________________;(2)當(dāng)x=507m時,該飛行器速度的大小v=________m/s;(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小a=________m/s2(保留2位有效數(shù)字)。答案(1)相鄰1s內(nèi)的位移之差均接近Δx=80m(2)547(3)79解析(1)第1s內(nèi)的位移x1=507m,第2s內(nèi)的位移x2=1094m-507m=587m,第3s內(nèi)的位移x3=1759m-1094m=665m,第4s內(nèi)的位移x4=2505m-1759m=746m,第5s內(nèi)的位移x5=3329m-2505m=824m,第6s內(nèi)的位移x6=4233m-3329m=904m,則相鄰1s內(nèi)的位移之差均接近Δx=80m,可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動。(2)由勻變速直線運動規(guī)律可知,當(dāng)x=507m時,即t=1s時,該飛行器的速度等于0~2s內(nèi)的平均速度,則v=eq\f(1094-0,2)m/s=547m/s。(3)這段時間內(nèi)該飛行器的加速度大小a=eq\f(x36-x03,(3T)2)=eq\f((4233-1759)-1759,(3×1)2)m/s2=79m/s2。3.(2020·海南高考)某同學(xué)用如圖a所示的裝置測量重力加速度。實驗器材:有機玻璃條(白色是透光部分,黑色是寬度均為d=1.00cm的擋光片),鐵架臺,數(shù)字計時器(含光電門),刻度尺。主要實驗過程如下:(1)將光電門安裝在鐵架臺上,下方放置承接玻璃條下落的緩沖物;(2)用刻度尺測量兩擋光片間的距離,刻度尺的示數(shù)如圖b所示,讀出兩擋光片間的距離L=________cm;(3)手提玻璃條上端使它靜止在________方向上,讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過;(4)讓玻璃條自由下落,測得兩次擋光的時間分別為t1=10.003ms和t2=5.000ms;(5)根據(jù)以上測量的數(shù)據(jù)計算出重力加速度g=________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案(2)15.40(3)豎直(5)9.74解析兩擋光片間的距離L=15.40cm-0.00cm=15.40cm。根據(jù)實驗思路,應(yīng)手提玻璃條上端使它靜止在豎直方向上,讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過。玻璃條下部擋光片通過光電門時玻璃條的速度為v1=eq\f(d,t1)=eq\f(1.00×10-2,10.003×10-3)m/s≈1.00m/s,玻璃條上部擋光片通過光電門時玻璃條的速度為v2=eq\f(d,t2)=eq\f(1.00×10-2,5.000×10-3)m/s=2.00m/s,根據(jù)運動學(xué)公式有veq\o\al(2,2)-veq\o\al(2,1)=2gL,代入數(shù)據(jù)解得重力加速度g=eq\f(veq\o\al(2,2)-veq\o\al(2,1),2L)≈9.74m/s2。4.(2023·廣東省佛山市高三下教學(xué)質(zhì)量檢測二)小明發(fā)現(xiàn),在夜景照片中,車燈常常會劃出一道道美麗的弧線,如圖甲所示。受此啟發(fā),他決定利用發(fā)光小球自由下落時在照片上留下的光弧,來測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。設(shè)計實驗步驟如下:①在黑暗的房間里,如圖乙所示將相機正對豎直的刻度尺放置,調(diào)節(jié)相機快門為100eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(即曝光時間Δt為\f(1,100)s));②將發(fā)光小球從刻度尺零刻度處由靜止釋放,待小球下落至與相機近似等高位置時按下相機快門,得如圖丙所示的照片,讀出亮線上邊沿到釋放點的距離H,亮線的長度d(曝光時間Δt內(nèi)小球的位移);③用Δt內(nèi)的平均速度近似等于小球下落高度H+eq\f(d,2)時的瞬時速度,進(jìn)而計算出重力加速度g;④重復(fù)步驟②③,讀出數(shù)據(jù)如下表所示,計算g的平均值,測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。第一張圖第二張圖第三張圖d/cm2.502.803.20H/cm31.339.5051.70(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù),小球在第三張圖中曝光時間Δt內(nèi)的平均速度大小v=________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)根據(jù)步驟③計算當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為g=________(用Δt、H、d表示)。(3)本實驗測得的重力加速度________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。(4)為減小實驗誤差,可以采取下列哪些措施________。A.選用密度大、體積小的發(fā)光小球B.選用密度小、體積大的發(fā)光小球C.將相機快門調(diào)整為125D.將相機快門調(diào)整為60答案(1)3.2(2)eq\f(d2,(2H+d)(Δt)2)(3)小于(4)AC解析(1)小球在第三張圖中曝光時間Δt內(nèi)的平均速度大小v=eq\f(d3,Δt)=eq\f(3.20×10-2,\f(1,100))m/s=3.2m/s。(2)根據(jù)自由落體運動規(guī)律有v2=2ge

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論