版物理新增分大一轮新高考京津鲁琼讲义第一章 运动的描述 匀变速直线运动 实验一 WoWord文档下载推荐.docx

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小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约

50cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜．

（5）小车从靠近打点计时器位置释放．

1．数据处理

（1）目的

通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等．

（2）方法

①分析物体的运动性质-—测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质．

②利用逐差法求解平均加速度

a1＝

，a2＝

，a3＝

⇒a＝

＝

③利用平均速度求瞬时速度：

vn＝

④利用速度—时间图象求加速度

a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；

b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．

2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动

（1）x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离．

（2）Δx是两个连续相等的时间里的位移差：

Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….

（3）T是相邻两计数点间的时间间隔：

T＝0.02n（打点计时器的频率为50Hz,n为两计数点间计时点的间隔数）．

（4）Δx＝aT2,只要小车做匀变速直线运动,它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等．

命题点一　教材原型实验

例1

　（2012·

山东卷·

21

（1））某同学利用如图2甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz。

图2

（1）通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点______和________之间某时刻开始减速．

（2）计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s。

（保留三位有效数字）

（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a＝______m/s2,若用

来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度）,则计算结果比动摩擦因数的真实值____________（填“偏大”或“偏小”）．

答案　

（1）6　7（或7　6）　

（2）1.00　1.20

（3）2。

00　偏大

解析　

（1）从计数点1到6相邻的位移差Δx≈2。

00cm，在6、7计数点间的位移比5、6计数点间的位移增加了（12。

28－11.01）cm＝1。

27cm<

2。

00cm，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间．

（2）计数点5对应的速度大小为

v5＝

m/s≈1。

00m/s。

计数点4对应的速度大小为

v4＝

m/s≈0.80m/s。

根据v5＝

，

得计数点6对应的速度大小为v6＝2v5－v4＝（2×

1.00－0。

80）m/s＝1.20m/s。

（3）物块在计数点7到11之间做减速运动，

根据Δx＝aT2得

x9－x7＝2a1T2

x10－x8＝2a2T2

故a＝

≈－2。

00m/s2

物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力μmg和打点计时器对纸带的摩擦阻力f，因此根据牛顿第二定律,得μmg＋f＝ma，即μ＝

，因此用μ′＝

计算出的动摩擦因数比μ的真实值偏大．

变式1

　（2018·

江西省六校第五次联考）在“研究匀变速直线运动的特点”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对照情况如图3所示．（打点计时器的频率为50Hz）

图3

（1）由图可以知道，A、B两点的时间间隔是________s，A点到D点的距离是________cm,D点到G点的距离是________cm；

（小数点后保留2位）

（2）通过测量不难发现,（xBC－xAB）与（xCD－xBC）、（xDE－xCD）、…基本相等．这表明，在实验误差允许的范围之内，拖动纸带的小车做的是________________运动；

（3）经过合理的数据处理后,可以求得加速度a＝________m/s2；

（小数点后保留3位）

（4）还可以求出，打B点时小车的瞬时速度vB＝______m/s。

答案　

（1）0.10　4.13（4.10～4。

16均可）　6.48（6.45～6。

51均可）

（2）匀加速（或匀变速）直线　（3）0.261（0。

254～0。

268）

（4）0.126（0.121～0。

131）

解析　

（1）由题图可以知道，A、B两点的时间间隔是0。

10s，A点到D点的距离是4.13cm，D点到G点的距离是6.48cm；

（2）通过测量不难发现，（xBC－xAB）与（xCD－xBC）、（xDE－xCD）、…基本相等．这表明,在实验误差允许的范围之内，拖动纸带的小车做的是匀加速直线运动．

（3）设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6,根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可得：

x4－x1＝3a1T2，x5－x2＝3a2T2，x6－x3＝3a3T2，联立可得a＝

解得a≈0。

261m/s2；

（4）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有vB＝

≈0。

126m/s。

变式2

　（2017·

全国卷Ⅰ·

22）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图4（a）所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续6个水滴的位置．（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）

图4

（1）由图（b）可知，小车在桌面上是________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的．

（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为________m/s,加速度大小为________m/s2。

（结果均保留两位有效数字）

答案　

（1）从右向左　

（2）0。

19　0。

038

解析　

（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图（b）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动．

（2）已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T＝

s＝

s，所以A点位置的速度为vA＝

m/s≈0.19m/s。

根据逐差法可得加速度a＝

，解得a≈－0。

038m/s2，故加速度的大小为0.038m/s2.

命题点二　实验拓展创新

1．复习启示

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景．因此，要在夯实实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题．

2．情景拓展

3．数据处理

（1）加速度的获得：

靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜靠重力获得加速度．

（2）速度的测量方法：

由打点纸带求速度→测定遮光片的宽度d和遮光片通过光电门的挡光时间Δt，由v＝

求速度．

（3）加速度的测量方法：

由打点纸带利用逐差法求加速度→利用经过两个光电门的瞬时速度，由速度位移关系式求加速度．

类型1　实验情景创新

例2

全国卷Ⅱ·

22）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有:

斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．

图5

实验步骤如下：

①如图5（a），将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；

③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度［如图（b）所示]，

表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出

；

④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④;

⑥利用实验中得到的数据作出v－Δt图,如图（c）所示．

完成下列填空：

（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则

与vA、a和Δt的关系式为

＝________。

（2）由图（c）可求得vA＝______cm/s，a＝______cm/s2。

（结果保留3位有效数字）

答案　

（1）vA＋

aΔt　

（2）52.1　16.6

解析　

（1）设挡光片末端到达光电门的速度为v，则由速度时间关系可知：

v＝vA＋aΔt，且

联立解得：

＝vA＋

aΔt；

（2）由题图（c）可读出vA≈52.1cm/s,图线的斜率

k＝

a＝

cm/s2≈8.28cm/s2，

即a≈16。

6cm/s2.

变式3

天津市南开中学月考）某校研究性学习小组的同学用如图6甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：

在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；

把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；

调节滴水计时器的滴水速度为每0。

2s滴一滴（以滴水计时器内盛满水为准）；

在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；

随即在撤去浅盘的同时放开小车,于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；

小车到达斜面底端时立即将小车移开．

图6

图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是：

x01＝1。

40cm、x12＝2。

15cm、x23＝2。

91cm、x34＝3。

65cm、x45＝4。

41cm、x56＝5.15cm，试问：

（1）滴水计时器的原理与课本上介绍的______________原理类似．

（2）由纸带数据计算可得计数点4所代表时间的瞬时速度v4＝________m/s，计算小车的加速度a的表达式为________________，计算结果为________m/s2.（结果均保留两位有效数字）

答案　

（1）打点计时器　

（2）0.20

　0.19

解析　

（1）滴水计时器的原理与课本上介绍的打点计时器原理类似．

（2）计数点4所代表时间的瞬时速度v4＝

m/s≈0。

20m/s

小车的加速度a的表达式为：

代入数据可得:

a≈0.19m/s2。

类型2　实验方法拓展

例3

全国卷Ⅲ·

22）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：

（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺．

（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；

乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________（用L、L1和g表示）．

（3）已知当地的重力加速度大小为g＝9。

80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm。

乙的反应时间为________s．（结果保留2位有效数字）

（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议:

____________________.

答案　

（2）

　（3）0。

20　（4）多次测量取平均值；

初始时乙的手指尽可能接近尺子

解析　

（2）根据自由落体运动的规律，得L－L1＝

gt2,解得t＝

。

（3）将g＝9.80m/s2，L＝30。

0cm＝0.300m，L1＝10.4cm＝0。

104m,代入t＝

得

t＝0.20s。

（4）建议：

多次测量取平均值;

初始时乙的手指尽可能接近尺子．

变式4

广东省汕头市第二次模拟）某同学用图7（a）所示的实验装置测定重力加速度，其中打点计时器的电源为交流电源，频率为50Hz.打出纸带的一部分如图（b）所示，相邻计数点之间的时间间隔都为t.

图7

（1）本实验除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是____________．（填器材前面的代号）

A．交流电源　　　B．刻度尺　　　C．天平（含砝码）

（2）若使用x1和x3两组数据来计算重力加速度，则表达式为g＝________.

（3）已测得x1＝6.60cm,x2＝8。

15cm，x3＝9.72cm，已知当地的重力加速度大小约为9.8m/s2，由此可推算出所选纸带相邻计数点之间的时间间隔t＝________s，实验测得的重力加速度为________m/s2。

答案　

（1）AB　

（2）

04　9。

75

解析　

（1）测定重力加速度,不需要测量物体的质量，则不需要天平，因为需要打点计时器,则需要交流电源，需要刻度尺测量点迹间的距离,故选A、B.

（2）根据x3－x1＝2gt2,得重力加速度g＝

（3）根据x3－x1＝2gt2得：

t＝

s≈0.04s。

由

（2）知，g＝

m/s2＝9.75m/s2。