浙江专版2019版高考物理大一轮复习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究实验1用打点计时器测速度实验2探究小车速度随时间变化的规律创新学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验 1 用打点计时器测速度 (必考 ) 实验 2 探究小车速度随时间变化的规律 (必考 ) 考纲解读 (1)练习正确使用打点计时器。 (2)会计算纸带上各点的瞬时速度。 (3)会利用纸带计算加速度。 (4)会用图象法探究小车速度与时间的关系 ， 并能根据图象求加速度。 实验原理 1.2.实验过程 【 精品教育资源文库 】 【 精品教育资源文库 】 注意事项 1.平行：纸带和细绳要和木板平行。 2.两先两后：实验中应先接通电源 ， 后让小车运动；实验完毕应先断开电源 ， 后取纸带。 3.防 止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动 ， 要防止钩码落地和小车与滑

2、轮相撞。 4.减小误差：小车的加速度要适当大些 ， 可以减小长度的测量误差 ， 加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出 6 7 个计数点为宜。 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 (避免所描点过密或过疏，而导致误差过大 )，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。 考点一 平均速度、瞬时速度的计 算 根据纸带上两点间的位移 x 和时间 t， 算出纸带在这两点的平均速度 v x t。在要求不是很高的情况下 ， 可以用这

3、个平均速度粗略的 表示物体在经过位移 x 内某一位置时的瞬时速度。 说明： (1)计时点：打点计时器在纸带上打出的每个点迹叫做计时点。若用 50 Hz 的交流电 ，则两个相邻点迹 (计时点 )的时间间隔为 0.02 s。 (2)计数点：为了方便研究运动规律 ， 从纸带上有规律的选取部分计时点 ， 并加以标号 ， 这些被选取并标号的计时点叫做计数点。 1.在本 节的实验中，打点计时器使用的交流电源的频 率为 50 Hz， 记录小车运动的纸带如图所示 ， 在纸带上选择 6 个计数点 A、 B、 C、 D、 E、 F， 相邻两计数点之间还有四个点未画出 ，各点到 A 点的距离依次是 2.0 cm、

4、5.0 cm、 9.0 cm、 14.0 cm、 20.0 cm。 根据学过的知识可以求出小车在 B 点的速度为 vB _m/s。 CE 间的平均速度为_m/s。 解析 相邻两个计数点间的时间间隔为 0.1 s 【 精品教育资源文库 】 所以 vB xAC2 0.1 0.050.2 m/s 0.25 m/s vCExCE2 0.10.14 0.050.2 m/s 0.45 m/s 答案 0.25 0.45 2.某同学在做 “ 用打点计时器测速度 ” 实验 时，从打下的若干纸带中选取了点迹清晰的一条，如图所示。打点计时器的电源频率为 50 Hz。 由这些已知数据计算： (1)物体经过 BD 过

5、程的平均速度 v _m/s； (2)与纸带上 C 点相对应的瞬时速度 v _m/s。 (答案均要求保留 3 位有效数 字 ) 解析 相邻计数点间的时间间隔是 T 0.02 s， 所以 BD 过程中的平均速度 v |BD|2T 1.51 m/s；纸带上的 C 点相对应的瞬时速度可以用 BD 过程的平均速度替代 ， 即 v 1.51 m/s。 答案 (1)1.51 (2)1.51 考点二 实验原理与实验操作 1.如何选取纸带和计数点 要选取点迹清楚的一条 ， 舍掉开始比较密集的点迹 ， 从便于测量的地方取一个开始点 ， 然后每 5 个点取一个计数点 ， 测量出相邻计数点间的距离 ， 利用打下点的纸

6、带和测量的有关数据便 可以进行计算。 2.判定物体运动的性质 通过研究纸带上各点之间的间距 ， 可以判断物体的运动情况。若连续相邻相等的时间间隔内的位移 x1、 x2、 x3? 基本相等 ， 则物体在实验误差允许范围内做匀速运动。若 x xm xn(xm、xn为纸带上相邻的两段位移 )基本相等 ， 则物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。 3.由纸带求物体的运动速度 “ 平均速度法 ” 求速度：做匀变速直线运动的物体 ， 某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 ， 即 vn xn xn 12T 。 1.打点计时器是高中物理中重 要的物理实验仪器 ， 如图中甲、乙所示是高中物

7、理实验中常用的两种，请回答下面的问题。 【 精品教育资源文库 】 (1)甲图是 _打点计时器 ， 电源采用的是 _。 (2)乙图是 _打点计时器 ， 电源采用的是 _。 (3)已知打点计时器所用交流电源的频率是 f， 用它记录一个运动小车的位移 ， 打出的一条纸带和已选好的计数点 0、 1、 2、 3、 4 如图丙所示。某同学测量出 1、 2 两点间的距离为 x12，3、 4 两点间的距离为 x34，由此可计算出小车在 1、 2 两点间的平均速度为 _；在 3、4 两点间的平均速 度为 _。 解析 打点周期 T 1f， 1、 2 两点间和 3、 4 两点间的时间间隔 t 4T 4f， 故 v

8、12 x12t fx124 ，v34 x34t fx344 。 答案 (1)电磁 4 6 V 低压交流电源 (2)电火花 220 V 交流电源 (3)fx124 fx344 2.在 “ 探究小车速度随时间变化的规律 ” 的实验中 ， 某同学操作以下实验步骤 ， 其中错误或遗漏的步骤有 (遗漏步骤可编上序号 G、 H? ) A.拉住纸带 ， 将小车移至靠近打点计时器处放开纸带 ， 再接通电源 B.将打点计时器固定在平板上 ， 并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上 ， 细绳跨过定滑轮 ， 下面吊着适当重的钩码 D.取下纸带 E.将平板一端抬高 ， 轻推小车 ， 使小车能在平板上做匀速运动 F.将纸

9、带固定在小车尾部 ， 并穿过打点计时器的限位孔 (1)所列步骤中有错误的是 _ _。 (2)遗漏的步骤： _ _ _。 【 精品教育资源文库 】 (3)将以上步骤完 善后写出合理的步骤顺序： _ _。 解析 (1)步骤 A 中应先通电 ， 再放纸带 ， 顺序不能颠倒； D 中取下纸带前应先断开电源。(2)遗漏的步骤 G：换上新纸带 ， 重复实验三次。 (3)步骤完善后 ， 合理的实验步骤顺序为BFECADG。 答案 (1)A 中应先通电 ， 再放纸带； D 中取下纸带前应先断开电源 (2)G.换上新纸带 ， 重复实验三 次 (3)BFECADG 3.在 “ 利用打点计时器测定匀加速直线运动的

10、加速度 ” 实验中 ， 某同学在打出的纸带上每五个点取一个计数点 ， 共取了 A、 B、 C、 D、 E、 F 六个点 ， 每相邻两个计数点间的四个点未画出 ， 如图甲所示。打点计时器每隔 0.02 s 打一次点。从每一个计数点处剪开分成五段 (分别叫 a、 b、 c、 d、 e 段 )， 将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中 ， 如图乙所示 ， 由此可以得 到一条表示 v t 关系的图线 ， 从而求出加速度。 (1)若在 xOy 坐标系中用最简捷的方法作出能表示 v t 关系的图线 ， 则 _轴相当于 v轴。 (2)从第一个计数点开始计时 ， 要想求出 0.15 s 时刻

11、的瞬时速度 ， 需要测出 _段纸带的长度。 (3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm， e 段纸带的长度为 10.0 cm， 则加速度为 _m/s2。 解析 (1)做匀加速直线运动的物体某段时间的中间时刻速度等于这段时间的平均速度 ， 则y 轴相当于 v 轴。 (2)0.15 s 处于 BC 段的中间时刻 ， 则需求出 b 段纸带的长度。 (3)由 s5 s1 4aT2可求出加速度为 2 m/s2。 答案 (1)y (2)b (3)2 4.某同学 用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。 【 精品教育资源文库 】 实验步骤如下： A.安装好实验器材； B.让小车拖着纸带运动 ， 打点

12、计时器在纸带上打下一系列小点 ， 重复几次 ， 选出一条点迹比较清晰的纸带 ， 从便于测量的点开始 ， 每五个点取一个计数点 ， 如图乙中 a、 b、 c、 d 等点； C.测出 x1、 x2、 x3? 。 结合上述实验步骤 ， 请你继续完成下列问题： (1)实验中 ， 除打点计时器 (含纸带、复写纸 )、小车 ， 一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外 ， 在下列的仪器和器材中 ， 必须使用的有 _。 (填选项代号 ) A.电压合适的 50 Hz 交流电源 B.电压可调的直流电源 C.秒表 D.刻度尺 E.天平 F.重锤 G.弹簧测力计 H.滑动变阻器 (2)如果小车做匀加速直线运动

13、 ， 所得纸带如图乙所示 ， 则 x1、 x2、 x3 的关系是 _，已知打点计时器打点的时间间隔是 t， 则打 c 点时小车的速度大小是 _。 解析 (2)因小车做匀加速直线运动 ， 所以 x3 x2 x2 x1， 即 2x2 x1 x3。 c 点是 bd 段的时间中点 ， 则 c 点的瞬时速度等于该段的平均速度 ， vc x2 x310t 。 答案 (1)AD (2)x3 x2 x2 x1(或 2x2 x1 x3) x2 x310t 考点三 描绘 v t 图象 1.用图象表示速度 物体运动的速度与时间的关系也可以用图象描述。以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴在方格纸上建立直角坐标系。将实

14、验中的 v、 t 数据 ， 在坐标系中描点。再用一条平滑的曲线来 “ 拟合 ” 坐标系中描出的点 ， 这条曲线反映了速度 v 与时间 t 的关系 ， 如图所示。 【 精品教育资源文库 】 2.实验中计算加速度的三种方法 (1)v t 图象法：先根据匀变速直线运动中 ， 物体在某段 时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时 间内的平均速度 ，即 vn xn xn 12T ， 求出打第 n 个点时纸带的瞬时速度 ， 然后作出 v t 图象 ， 图象的斜率即为小车运动的加速度。 (2)公式法：利用已测得的两组数据 (tn， vn)和 (tm， vm)代入公式 a v t vm vntm tn求解 ， 这种方法的误差较大。 (3)根据 x aT2求 a：如图所示的纸带 ， 相邻两点的时间间隔为 T， 且满足 x6 x5 x5 x4 x4 x3 x3 x2 x2 x1