高考物理复习课件 专题一(实验一：研究匀变速直线运动)

实验一：研究匀变速直线运动1．实验原理：研究物体做匀变速直线运动，最基本的是测出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数据进行处理．2．器材与装置(1)器材：小车、细绳、钩码、一端附有定滑轮的长木板、打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、米尺、细绳、复写纸片．智浪教育--普惠英才文库(2)装置：按图S1－1所示安装实验仪器，让带有纸带的小车在重物的拉动下运动，分析实验所得的纸带．图S1－1智浪教育--普惠英才文库3．注意事项(1)开始时要把小车停在打点计时器处，再让小车运动，以便在纸带上打下足够的点．(2)先接通电源再放开小车．(3)选择点迹清晰的纸带，在纸带上选择点间间隔较大的一段内的点作为计数点，并做好标记供分析用．(4)将纸带平放在水平桌面上，用米尺测量任一计数点到基准点间的距离并做好记录．(分段测量会增大误差)(5)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量误差，一般能在约50cm的纸带上清楚取7～8个计数点为宜．(6)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦．智浪教育--普惠英才文库4．实验技巧(1)纸带选择：从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清晰的一条，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O作为基准点，然后每5个点取一个计数点(或者说每隔4个点取一个计数点)A、B、C、……这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s，便于计算，并测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3……(2)判断物体运动的性质：利用s1、s2、s3……可以计算相邻相等时间内的位移差s2－s1、s3－s2、s4－s3……如果各Δs的差值不等于零且相差较小，可认为它们是相等的，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动．智浪教育--普惠英才文库(3)求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v：应用做匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，如vB＝sAB＋sBC2T.(4)求被测物体的加速度有三种方法．方法一：“逐差法”．从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则a＝s4＋s5＋s6－s1＋s2＋s39T2.方法二：利用任意两段相邻计数点间的位移求加速度，即a＝sm－snm－nT2，最后取平均值．智浪教育--普惠英才文库方法三：利用v－t图象求加速度．求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如图S1－2所示的v－t图线，图线的斜率就是加速度a.图S1－2智浪教育--普惠英才文库1．(双选)图S1－3所示的是同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知()图S1－3A．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小C．纸带甲的加速度比乙的大D．纸带甲的加速度比乙的小智浪教育--普惠英才文库答案：BD解析：在打下计数点“0”至“5”的过程中，两纸带所用时间相同，但甲纸带位移小于乙纸带位移，故v甲＜v乙，选项A错误，B正确；相邻计数点间所用时间相等，但乙的速度变化得更快，故a甲＜a乙，选项C错误，D正确．智浪教育--普惠英才文库2．图S1－4是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果．所接电源是频率为50Hz的交流电．图S1－4(1)两个相邻计数点间的时间间隔：Δt＝________s.(2)物体的加速度的计算式：a＝_____________________，加速度a＝______m/s2.(3)计算打下计数点B时小车的速度：vB＝______m/s.智浪教育--普惠英才文库解析：(1)该打点计时器所接的电源是频率为50Hz的交流电，纸带上的计数点每隔4个点取一个，即两个相邻计数点间有5段相等的时间间隔，所以两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝5×150s＝0.1s.(2)用“逐差法”来计算加速度．a1＝s4－s13Δt2，a2＝s5－s23Δt2，a3＝s6－s33Δt2，取平均值：a＝a1＋a2＋a33＝s4＋s5＋s6－s1＋s2＋s39Δt2将数据代入上式即得加速度的值a＝7.57＋9.10＋10.71－2.80＋4.40＋5.959×0.12×10－2m/s2＝1.58m/s2.智浪教育--普惠英才文库(3)由于该物体做匀变速直线运动，因此，打计数点B时物体的速度等于AC段平均速度，即vB＝s2＋s32Δt＝4.40＋5.952×0.1×10－2m/s＝0.518m/s也可以用OD间距离来计算，即vB＝s1＋s2＋s3＋s44Δt.答案：(1)0.1(2)s4＋s5＋s6－s1＋s2＋s39Δt21.58(3)0.518智浪教育--普惠英才文库3．(2012年广州一模)图S1－5是某同学做“研究匀变速直线运动”实验时获得的一条纸带．(1)打点计时器电源频率为50Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，F点由于不清晰而未画出．试根据纸带上的数据，推测F点的位置并在纸带上标出，算出对应的速度vF＝____________m/s(计算结果保留两位有效数字)图S1－5智浪教育--普惠英才文库(2)图S1－6是某同学根据纸带上的数据，作出的v－t图象．根据图象可得t＝0时的速度v0＝_________m/s，加速度a＝________m/s2(计算结果保留两位有效数字)图S1－6智浪教育--普惠英才文库答案：(1)如图2所示．＝7.0×10－1m/s(2)2.0×10－15.0图2vF智浪教育--普惠英才文库题型利用纸带求物体的加速度和瞬时速度【例题】(2010年重庆卷)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点．因保存不当，纸带被污染，如图S1－7所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.图S1－7智浪教育--普惠英才文库若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(结果保留两位有效数字)；(3)物体的加速度大小为____________(用sA、sB、sD和f表示)．智浪教育--普惠英才文库思路点拨：(1)打点计时器的频率f＝50Hz，则纸带相邻计时点的时间间隔Δt＝1f＝0.02s，进而求相邻计数点的时间．(2)根据做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度可求得打C点时物体的速度．(3)根据做匀变速直线运动的物体相邻相等时间内的位移差Δs＝at2可求得物体的加速度．智浪教育--普惠英才文库解析：(1)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T＝0.1s.(2)打C点时物体的速度等于BD段平均速度，即vC＝sD－sB2T＝624.5－126.5×10－32×0.1m/s＝2.5m/s.智浪教育--普惠英才文库(3)做匀加速直线运动的物体的位移特征是相邻相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有sBC＝sAB＋aT2，sCD＝sBC＋aT2＝sAB＋2aT2，sBD＝2sAB＋3aT2所以a＝sBD－2sAB3T2＝sD－sB－2sB－sA3T2＝sD－3sB＋2sAf275.答案：(1)0.1(2)2.5(3)sD－3sB＋2sAf275智浪教育--普惠英才文库1．(广东六校2012届高三联考)图S1－8所示为在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0～5六个点，测出1～5各点到0点的距离如图S1－8所示．图S1－8智浪教育--普惠英才文库(1)由纸带可判定小车做______________运动．(2)若小车做匀变速直线运动，那么当打计数点3时小车的速度为________m/s,小车的加速度大小为_________m/s2.(结果保留三位有效数字)答案：(1)匀减速直线(2)0.5041.50智浪教育--普惠英才文库2．(2011年广州调研)实验室常用的电磁式打点计时器用的是低压_________(填“直流”或“交流”)电源．某次实验连续打了一系列点的纸带如图S1－9所示，由此可以判断，这段纸带的运动属于__________(填“匀速”或“匀变速”)直线运动，纸带上AB段运动的时间t＝_______s，AB段的平均速度v＝________m/s(结果保留三位有效数字)．图S1－9答案：交流匀变速0.081.15智浪教育--普惠英才文库易错点用“逐差法”求加速度【例题】某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每隔4个点取1个计数点)，其相邻点间的距离如图S1－10所示．打点计时器每隔0.02s打一次点．图S1－10智浪教育--普惠英才文库根据以上数据：(1)计算出小车运动的加速度为a＝________m/s2；(2)计算出打下D点时小车的瞬时速度vD＝________m/s；(3)计算出打下A点时小车的瞬时速度vA＝_______m/s.(以上计算结果均保留两位小数)错解分析：(1)由a1＝s2－s1T2，a2＝s3－s2T2，…，a5＝s6－s5T2，取平均值，有a＝a1＋…＋a55＝s6－s15T2＝193.5－37.5×10－35×0.12m/s2＝3.12m/s2.(3)vA＝0.智浪教育--普惠英才文库错因分析：没有用“逐差法”求加速度，而是用平均法，最后只用到了s6和s1，六个实验数据只有两个被使用，偶然误差太大，这种方法不可取，应该用“逐差法”；在计算A点速度时，误认为A点为整个纸带上的第一个点，而A点只是从纸带中取得的一个较清晰的点，并不是初速度为零的那一点．正确解析：(1)用“逐差法”，s4－s1＝s4－s3＋s3－s2＋s2－s1＝3aT2，同理，s5－s2＝3aT2，s6－s3＝3aT2则a1＝s4－s13T2，a2＝s5－s23T2，a3＝s6－s33T2取平均值a＝a1＋a2＋a33＝s6＋s5＋s4－s3＋s2＋s19T2＝[193.5＋163.0＋131.5－100.5＋69.0＋37.5]×10－39×0.12m/s2＝3.12m/s2.智浪教育--普惠英才文库指点迷津：关于给出多段数据的纸带，在求解加速度时，一般会有三种想法：一是只选择里边的两小段计算，这种方法不能用的原因是没有充分利用数据，误差较大；第二种是每两组算出一个加速度，再求平均值，这样会把中间的数据都约掉，也不可取；三是逐差法，这种方法可以把所有的实验数据使用上，偶然误差小，是科学的计算加速度的方法．(2)vD＝s3＋s42T＝100.5＋131.5×10－32×0.1m/s＝1.16m/s.(3)AD段距离sAD＝vAt＋12at2又sAD＝s1＋s2＋s3＝0.207m，a＝3.12m/s2，t＝0.3s可解得vA＝0.22m/s.智浪教育--普惠英才文库1．某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图S1－11所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_________m/s，小车运动的加速度大小为__________m/s2，AB的距离应为__________cm.(结果保留三位有效数字)图S1－11智浪教育--普惠英才文库答案：0.9862.585.99解析：做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均