高考物理 一轮复习 第1章 实验1 研究匀变速直线运动

(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＝________.
[解析] (1)正确的实验步骤为 D、C、B、A. (2)相邻两个计数点间的时间间隔 T＝5×510 s＝0.1 s. (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＝ x42＋Tx5. (4)用逐差法求得小车的加速度 a＝x4＋x5＋x69－T2x1＋x2＋x3
单位：cm
x1
x2
x3
x4
h
s
10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00
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．
[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＝2a2T2
典例3 (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g＝9.80 m/s2.
[解析] (1)交流 220 V,50 Hz (2)开始打点时，速度小，点距近，故乙端与重物相连接． (3)x23－x78＝5aT2， a＝x235－T2x78＝3.925－×2.00.402×210－2 m/s2＝9.4 m/s2.
[答案] (1)交流 220 V 50 Hz (2)乙 (3)9.4
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＋2Txn＋1.
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＋2Txn＋1.
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＝x43－T2x1，a2＝x53－T2x2，a3 ＝x63－T2x3，再算出 a1、a2、a3 的平均值 a＝a1＋a32＋a3＝13×(x43－T2x1＋x53－T2x2＋x63－T2x3) ＝x4＋x5＋x69－T2x1＋x2＋x3，即为物体的加速度．
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．
[方法规律] 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．
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如 图所示是一条记录小车运动情况的纸带，图中 A、B、C、D、 E 为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有 4 个点没有 画出，交流电的频率为 50 Hz.
(1)在打点计时器打 B、C、D 点时，小车的速度分别为 vB ＝________m/s；vC＝________m/s；vD＝________m/s.
a＝a1＋2 a2，又知 T＝1f＝0.1 s 联立以上各式得 a≈4.30 m/s2. (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′＝gsin θ＝ghs＝5.88 m/s2>a，所以斜面是粗糙的． [答案] (1)4.30 m/s2 (2)a<ghs＝5.88 m/s2
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．
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
实验一 研究匀变速直线运动
[基础梳理] 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．
频考二 实验原理及数据处理 2．某同学用如图所示的装置测定重力加速度：
(1)电火花计时器的工作电压为_______，频率为________． (2)打出的纸带如图所示，实验时纸带的________端应和重 物相连接．(选填“甲”或“乙”)
(3)纸带上 1 至 9 各点为计时点，由纸带所示数据可算出实 验时的加速度为________m/s2.
(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＝0.02 s，其中 x1＝7.05 cm、 x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm.
[答案] (1)DCBA (2)0.1 (3)x42＋Tx5 (4)x4＋x5＋x69－T2x1＋x2＋x3
考向二 对实验器材和数据处理的考查 典例2 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 ________．
(2)图象法：以打某计数点时为计时起点，利用 vn＝xn＋2Txn＋1 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．
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．
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如 图所示是一条记录小车运动情况的纸带，图中 A、B、C、D、 E 为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有 4 个点没有 画出，交流电的频率为 50 Hz.
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． 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．
(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＝x32＋Tx4＝8.33＋28×.950.1×s10－2 m＝0.864 m/s 同理可得 vE＝0.928 m/s.
(3)小车的速度—时间关系图线如图所示．
(4)小车的加速度 a＝ΔΔvt ＝10..0500－ －00..7004 m/s2＝0.65 m/s2.
考向一 对实验步骤和实验原理的考查 典例1 (广东高考卷)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50 Hz，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．
(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)
频考一 对实验基本操作的考查 1．(2016·佛山模拟)某同学利用打点计时器测量小车做匀 变速直线运动的加速度． (1)电磁打点计时器是一种使用________(选填“交流”或 “直流”)电源的计时仪器，它的工作电压是4～6 V，当电源 的频率为50 Hz时，它每隔________s打一次点．
(2)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运 动这两个操作过程的操作顺序应该是( )
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
B
C DE F
速度(m·s－1) 0.737 0.801
0.994
(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.
A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电源 C．释放纸带的同时接通电源 D．哪个先，哪个后都可以