【实验优化演练优化方案】2016届高三物理大一轮复习课件：实验一研究匀变速直线运动

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第一章运动的描述匀变速直线运动的研究实验一研究匀变速直线运动第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第一章运动的描述匀变速直线运动的研究一、实验目的1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况．2．会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度．3．利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v－t图象，根据图象求加速度．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究二、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．三、实验步骤1．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验装置见上图，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．4．从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究位置编号012345t/sx/mv/(m·s－1)5.计算出相邻的计数点之间的距离x1、x2、x3、….6．利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究四、注意事项1．纸带、细绳要和长木板平行．2．释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置．3．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．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究一、数据处理1．匀变速直线运动的判断：(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4、…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2.(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v－t图象．若v－t图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究2．求速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn＝xn＋xn＋12T.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究3．求加速度的两种方法：(1)逐差法：即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝x4－x13T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2，再算出a1、a2、a3的平均值a＝a1＋a2＋a33＝13×x4－x13T2＋x5－x23T2＋x6－x33T2＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x39T2，即为物体的加速度．(2)图象法：以打某计数点时为计时起点，利用vn＝xn＋xn＋12T求出打各点时的瞬时速度，描点得v－t图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究二、误差分析1．纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差．2．纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起测量误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率．3．用作图法作出的v－t图象并不是一条直线．为此在描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究4．在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞．5．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．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，应作一条平滑曲线，让各点尽量落到这条曲线上，落不到曲线上的各点应均匀分布在曲线的两侧．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究考点一对实验步骤和实验原理的考查考点二对实验器材和数据处理的考查第一章运动的描述匀变速直线运动的研究考点一对实验步骤和实验原理的考查(2013·高考广东卷)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50Hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带．B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车．C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连．D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝__________________________________.DCBA0.1x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x39T2x4＋x52T第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(4)用逐差法求得小车的加速度a＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x39T2.(3)匀变速直线运动一段位移内的中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，则计数点5对应的瞬时速度大小v5＝x4＋x52T.(2)相邻两个计数点间的时间间隔T＝5×150s＝0.1s.[解析](1)正确的实验步骤为D、C、B、A.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是____________．考点二对实验器材和数据处理的考查第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8010.994第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线．(4)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝________m/s2.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vD＝x3＋x42T＝8.33＋8.95×10－2m2×0.1s＝0.864m/s同理可得vE＝0.928m/s.[解析](1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(3)小车的速度—时间关系图线如图所示．(4)小车的加速度a＝ΔvΔt＝1.00－0.700.50－0.04m/s2＝0.65m/s2.[答案]见解析第一章运动的描述匀变速直线运动的研究2016年高考命题对本实验的改进创新可能从以下角度进行：①用气垫导轨代替长木板；②用频闪照相的方法或光电计时器代替打点计时器．通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度．第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(2014·高考大纲全国卷)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10Hz；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g＝9.80m/s2.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a＝____________(保留3位有效数字)．(2)因为______________________，可知斜面是粗糙的．4.30m/s2a＜ghs＝5.88m/s2第一章运动的描述匀变速直线运动的研究(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度a′＝gsinθ＝ghs＝5.88m/s2＞a，所以斜面是粗糙的．[解析](1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2a＝a1＋a22，又知T＝1f＝0.1s联立以上各式得a≈4.30m/s2.第一章运动的描述匀变速直线运动的研究[点评]高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，即所谓情境新而知识旧．因此做实验题应注重迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题．对于本题物理过程旧，但情景新，数据处理属于逐差法处理纸带问题的延伸．