新课标高考物理一轮复习第一章运动的描述匀变速直线运动的规律实验一研究匀变速直线运动教案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验一 研究匀变速直线运动 基本要求 数据处理 1.利用逐差法求平均加速度： a1 x4 x13T2 ， a2 x5 x23T2 ， a3 x6 x33T3 ， a a1 a2 a33 . 2.利用平均速度求瞬时速度： vn xn xn 12T dn 1 dn 12T . 3.利用速度 时间图象求加速度：作出速度 时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度 . 误差分析 1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差 . 2.作 vt 图象时出现作图误差 . 3.电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同 . 4.长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差 . 注意事

2、项 【 精品教育资源文库 】 1.平行：纸带、细绳要和长木板平行 . 2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置 . 3.一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断 开电源，后取下纸带 . 4.减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集 . 5.纸带选取：选择 一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点 . 6.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 . 考向 1 对实验装置及误差

3、的考查 典例 1 (2015 广东卷 )某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度 . (1)请完成以下主要实验步骤：按图 (a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物 (填 “ 靠近 ” 或 “ 远离 ”) 计时器下端； ， ，使重物自由下落；关闭电 源，取出纸带；换新纸带重复实验 . (2)图 (b)和 (c)是实验获得的两条纸带，应选取 (填 “b” 或 “c”) 来计算重力加速度 .在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和 _. 解析 (1)使重物尽量靠近打点计时器，这样可以使重物下落过程的位移较大，打的点较多，使用打点计时

4、器时，要先接通电源，然后释放重物 . (2)重物下落过程，速度逐渐增大，相邻两点间的距离逐渐增大；而纸带 c 中，相邻两点间的 距离先增大后减小，所以应该选用纸带 b.重物运动过程中，由于受空气阻力，以及纸带与限位孔间有摩擦阻力，所以运动过程中的加速度略小于当地重力加速度 . 答案 (1)靠近 先接通电源 再释放重物 (2)b 纸带与限位孔间有摩擦阻力 本实验参与计算的量有计数点间距和打点周期，因此误差主要来源于相邻两计数点之间距离的测量和电源频率的不稳定性 . (1)交流电源的频率变化引起误差 交流电源的频率出现波动时，打点周期会随之变化 .频率升高时，打点周期减小，由于计【 精品教育资源

5、文库 】 算时仍按照原打点周期值，各点的瞬时速度的测量值 vn xn xn 12T 将偏小，加速度的测量值 a xT2 也会偏小 . (2)位移的测量引起误差 如果各计数点间的位移较小或相邻计数点之间的位移之差较小，位移测量的相对误差就会较大，从而导致速度和加速度的测量误差较大 . 考向 2 对数据处理及注意事项的考查 典例 2 (2016 天津卷 )某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动 . (1)实验中，必要的措施是 . A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩 擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz

6、 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示 (每相邻两个计数点间还有 4 个点，图中未画出 ).s1 3.59 cm， s2 4.41 cm，s3 5.19 cm， s4 5.97 cm， s5 6.78 cm， s6 7.64 cm.则小车的加速度 a m/s2(要求充分利用测量的数据 )，打点计时器在打 B 点时小车的速度 vB m/s.(结果均保留两位有效数字 ) 解析 (1)利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律，在实验中，必要 的措施是：细线必须与长木板平行；先接通电源，再释放小车；不需要平衡摩擦力，不需要满足小车的质量远大于钩码的质量 .因此正确选项是 A

7、B. (2) 由 x aT2 、 T 0.10 s 和 逐 差 法 可 得 小 车 的 加 速 度 a s4 s1） s5 s2） s6 s3）9T2 0.80 m/s2.利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出 B 点时小车的速度 vB s1 s22T 0.40 m/s. 答案 (1)AB (2)0.80 0.40 【 精品教育资源文库 】 1.在 研究匀变速直线运动的实验中，只需保证小车做匀变速直线运动，与加速度的大小和决定其大小的因素无关，因此没必要要求小车的质量远大于钩码的质量及平衡摩擦力 . 2.为了减小误差，计算加速度时应用逐差法 .B

8、点为 A、 C 的中间时刻点，在匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度 (vt2 v ). 考向 3 实验创新与改进 (1)实验器材的创新：如果提供光电门和刻度尺，我们可以测出遮光片的宽度 d，借助 v d t求出物体通过光电门的速度，再由 v22 v21 2ax，测出物体的加速度 .如果提供闪光照相机和刻度尺，我们可以用处理纸带的方法，求出物体的瞬时速度及物体的加速度 . (2)数据处理方法的创新：如果测得物体运动的位移和对应时间可分两种情况考查，一是初速度为零，则 x 12at2，因此作出 xt2图线，二是物体的初速度不为零，则 x v0t 12at2，可得 xt v0

9、12at，因此作出 xt t 图线，两种情 况下，图线斜率的 2 倍即为物体的加速度 . 典例 3 (2017 苏锡常镇四市调研 )某研究性学习小组用如图甲所示装置来测定当地的重力加速度，主要操作过程如下： 安装实验器材，调节试管夹 (小铁球 )、光电门和纸杯在同一竖直线上； 打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间 t，并用刻度尺 (图中未画出 )测量出两个光电门之间的高度 h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度 v； 保持光电门 1 的位置不变，改变光电门 2 的位置，重复 的操作 .测出多组 (h， t)，计算出对应的平均速度 v； 画出 vt 图象

10、 . 甲 【 精品教育资源文库 】 乙 请根据实验，回答下列问题： (1)设小铁球到达光电门 1 时的速度为 v0，当地的重力加速度为 g.则小铁球通过两光电门间的平均速度 v 的表达式为 .(用 v0、 g 和 t 表示 ) (2)实验测得的数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 h(cm) 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 t(s) 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255 v(m/s) 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.35 请在坐标纸 (如图乙所示 )上画出 vt 图象 . (3)根据 v

11、t 图象，可以求得当地的重力加速度 g m/s2，试管夹到光电门 1 的距离约为 cm.(以上结果均保留两位有效数字 ) 解析 (1)因为 h v0t 12gt2，所以 v ht v0 12gt.(2)在坐标纸上描点，用一条直线将这些点连接起来，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布于直线两侧 .(3)从图中可求出斜率 k 4.84 m/s2， v0 1.10 m/s，解得 g 9.7 m/s2， h v202g 0.062 m 6.2 cm. 答案 (1)v v0 12gt (2)如图所示 (3)9.7(9.5 9.9 之间均可 ) 6.2(6.0 6.4 之间均可 ) 【 精品教

12、育资源文库 】 典例 4 现用频闪照相方法来研究物块的变速运动 .在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示 .拍摄时频闪频率是 10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的 5 个连续影像间的距离依次为 x1、 x2、 x3、 x4.已知斜面顶端的高度 h 和斜面 的长度 s.数据如下表所示 .重力加速度大小取 g 9.80 m/s2. 单位： cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根据表中数据，完成下列填空： (1)物块的加速度 a m/s2(保留 3 位有效数字 ). (2)因为 _，可知斜面是粗糙的 . 解析 (1)频闪照相中相邻影像点的时间间隔相等，利用逐差法求物块的加速度 ax3 x4 x1 x24T2 4.30 m/s2.(2)若物块沿光滑斜面下滑，对其受力分析，由牛顿第二定律可得：a ghs 5.88 m/s2，由物块的加速度 a 小于物块沿光滑斜面下滑的加速度 a ，可知斜面是粗糙的 . 答案 (1)4.30 (2)物块的加速度小于 ghs 5.88 m/s2(或物块的加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度 )