1、实验探究： 研究匀变速直线运动,1.基础知识,2.典例剖析,3.备选训练,4.真题演练,第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究,一、基础知识,1.基础知识,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,2实验步骤,(1)按照图所示实验装置,把打点计时器 固定在长木板无滑轮的一端,接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮, 下端挂合适的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的
2、纸带进行测量分析.,1实验器材,3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67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
3、上的各点应均匀分布在直线的两侧.,4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)处理方法,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,利用逐差法求解平均加速度,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,5依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法,(1)x1、x2、x3xn是相邻两计数点间的距离 (2)x是两个连续相等的时间里的位移差：x1x2x1，x2x3x2 (3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T0.02n(打
4、点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数) (4)xaT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以x必然是个恒量这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等,二、典例剖析,2. 典例剖析,热点一 实验原理与实验操作,【例1】(2015广东理综，34)(1)某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。 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。 图(b)和(c)是实验获得的两条纸
5、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_.,靠近,再释放纸带,先接打点计时器电源,b,纸带与打点计时器间有摩擦,转解析,解析 为了使纸带打下的点多一些，竖直提起悬吊重物的纸带时应使重物靠近打点计时器下端，且应先接通电流，再释放纸带，使重物自由下落。 重物下落是匀加速运动，故应选“b”来计算重力加速度；重物下落过程中系统受重力，空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力等。 答案 靠近 先接通打点计时器电源，再释放纸带 b 纸带与打点计时器之间有摩擦,转 原题,【变式训练1】某同学用如图甲所示的实验装置
6、研究匀变速直线运动。 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，请你继续完成下列任务： (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停表 D刻度尺 E天平 F重锤 G弹簧测力计,AD,(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x
7、1、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_。,x3x2x2x1,怎样求某点的瞬时速度？,本题详细解析见教辅！,热点二 实验数据处理,【例2】某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律，打点计时器工作频率为50 Hz。图乙是实验中得到的一条较理想的纸带，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s。 通过计算已经得出了打下B、C、D四个点时小车的瞬时速度，以A点为计时起点，通过描点连线得到了如图丙所示的图象。试分析下列问题： (1)打点计时器打E点时小车的瞬时速度vE_m/s。(保留三位有效数字) (2)小车运动的加速度为a_
8、m/s2。 (保留三位有效数字) (3)根据图象求出打点计时器打下A点时的速度为vA_m/s。,0.640,0.800,0.320,转解析,甲,乙,丙,怎样求加速度？,转 原题,(1)若x1、x2、x3基本相等，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动 (2)利用x1、x2、x3可以计算出在相邻相等时间间隔内物体的位移差x2x1、x3x2、x4x3如果它们在实验误差允许的范围内相等,则可以判定物体做匀变速直线运动,计数点间距离的处理 计数点间距离的给定有两种：相邻点间距离和各计数点到O点的距离，计算时后者要先转换为前者，如图所示,解答纸带类问题的常见错误 没有注意相邻计数点间有几个点未
9、画出,误认为T0.02 s . 没有进行单位换算，所给图中各数据的单位通常都是cm，应当换算为m.,【变式训练2】(2015浙江嘉兴高三3月教学测试)(1)如图示为“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置图，按照实验要求应该( ) A先释放小车，再接通电源 B先接通电源，再释放小车 C同时释放小车和接通电源 (2)本实验必须( ) A要平衡摩擦力 B要求悬挂物的质量远小于小车的质量 C上述两项要求都不需要 (3)如图为在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中，得到的纸带，从中确定五个计数点，量得d18.00 cm，d217.99 cm，d330.00 cm，d444.01 cm。每相邻两个计
10、数点间的时间间隔是0.1 s。则打C点时小车的速度vC_ m/s，小车的加速度a_ m/s2。(结果保留两位有效数字),B,C,1.1,2.0,为什么不需平衡摩擦力？,本题详细解析见教辅！,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。,1. 实验器材的改进,2获得加速度方法的改进,热点三 实验的改进与创新,【例3】(2015新课标全国，22)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标
11、出了五个连续点之间的距离。 (1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s； (2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)。 A物块的质量 B斜面的高度 C斜面的倾角,3.25,1.79,C,转解析,怎样得到动摩擦因数与重力加速度之间的关系？,转 原题,【变式训练3】光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来.现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数,图中MN是水平
12、桌面,Q是长木板与桌面的接触点,1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,长木板顶端P点悬有一铅锤.实验时,让滑块从长木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的 挡光时间分别为1.0102 s和4.0103 s。用精度为 0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示。 (1)滑块的宽度d_ cm。 (2)滑块通过光电门1时的速度v1_ m/s,滑块通过光 电门2时的速度v2_ m/s。(结果保留两位有效数字) (3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的
13、宽度减小一些。,1.0,1.010,2.5,平均速度,滑块,详细解析见教辅！,三、备选训练,3.备选训练,AD,A 中应先接通电源再放开纸带,D 中应先断开电源，使计时器停止工作，再取下纸带,遗漏步骤G：换上新纸带重复实验三次,BEFCADG,1.对实验操作步骤的考查,2.对实验数据分析和处理的考查,【备选训练】 如图所示，用毫米刻度尺测量纸带中的计数点0、1之间的距离为_ mm，0、2之间的距离为_mm，2、3之间的距离为_ mm.,解析 毫米刻度尺的最小刻度为1 mm，读数时要估读到毫米的下一位计数点0、1之间的距离为8.9 mm(9.0 mm也可)，若读成8.90 mm或9 mm都是错误
14、的；0、2之间的距离为19.5 mm，2、3之间的距离为12.5 mm(32.0 mm19.5 mm) 答案 8.9(9.0也可) 19.5 12.5,8.9(9.0也可),12.5,19.5,最小刻度,显隐解析,【备选训练】右图是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示 OD间的距离为_ cm. 右下图是根据实验数据绘出的xt2图线(x为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示_，其大小为_ m/s2(保留三位有效数字),1.2,加速度的一半,0.933,【备选训练】 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数实验装置如
15、图甲所示，打点计时器固定在斜面上，滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下图乙是打出的纸带的一段 (1)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，选A、B、C、D、E、F、G等7个点为计数点,且各计数点间均有一个点没有画出.滑块下滑的加速度a_ m/s2. (2)为测量动摩擦因数，下列物理 量中还应测量的有_ (填入所选物理量前的字母) A木板的长度L B木板的末端被垫起的高度h C木板的质量m1 D滑块的质量m2 E滑块运动的时间t,转 解析,3.00,AB,转原题,四、真题演练,4.真题演练,【真题】 (2014全国大纲卷，22)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
16、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g9.80 m/s2. 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.,4.30,转解析,转 原题,【真题】 (2013江苏卷11)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球.手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落这样,就可测出多个小球下落的总时间.,(3)在不增加实验器材的情况下， 请提出减小实验误差的两个办法 (4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要 时间t磁性才消失,因此,每个小球的实际下 落时间与它的测量时间相差t，这导致实验误差.为此,他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除t对实验结果的影响？请推导说明,转 解析,点击放大,后续答案,转 原题,
