2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第一章 實(shí)驗一 研究勻變速直線運(yùn)動課件 教科版.ppt

,第一章運(yùn)動的描述勻變速直線運(yùn)動,實(shí)驗一研究勻變速直線運(yùn)動,大一輪復(fù)習(xí)講義,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn),過好雙基關(guān),基本實(shí)驗要求,1.實(shí)驗器材 電火花計時器(或電磁打點(diǎn)計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、 、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片. 2.實(shí)驗原理(如圖1所示),刻度尺,圖1,3.實(shí)驗步驟 (1)按照如圖所示實(shí)驗裝置，把打點(diǎn)計時器固定在長木板 的一端，接好電源； (2)把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點(diǎn)計時器，固定在小車后面； (3)把小車?？吭诖螯c(diǎn)計時器處，先 ，后 ； (4)小車運(yùn)動一段時間后，斷開電源，取下紙帶； (5)換紙帶重復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析.,無滑輪,接通電源,放開小車,4.注意事項 (1)平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行. (2)兩先兩后：實(shí)驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動；實(shí)驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶. (3)防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞. (4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計數(shù)點(diǎn)為宜. (5)小車從靠近打點(diǎn)計時器位置釋放.,規(guī)律方法總結(jié),1.數(shù)據(jù)處理 (1)目的 通過紙帶求解運(yùn)動的加速度和瞬時速度，確定物體的運(yùn)動性質(zhì)等. (2)方法 分析物體的運(yùn)動性質(zhì)測量相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離，計算相鄰計數(shù)點(diǎn)距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定物體的運(yùn)動性質(zhì).,利用逐差法求解平均加速度,利用速度時間圖像求加速度 a.作出速度時間圖像，通過圖像的斜率求解物體的加速度； b.剪下相鄰計數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度.,2.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動 (1)x1、x2、x3xn是相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的距離. (2)x是兩個連續(xù)相等的時間里的位移差：x1x2x1，x2x3x2. (3)T是相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔：T0.02n(打點(diǎn)計時器的頻率為50 Hz，n為兩計數(shù)點(diǎn)間計時點(diǎn)的間隔數(shù)). (4)xaT2，只要小車做勻變速直線運(yùn)動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.,研透命題點(diǎn),解析小車在阻力的作用下，做減速運(yùn)動，由題圖(b)知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運(yùn)動.,例1(2017全國卷22)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動，用自制“滴水計時器”計量時間.實(shí)驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖2(a)所示.實(shí)驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車.在小車運(yùn)動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置.(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴) (1)由圖(b)可知，小車在桌面上是_(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動的.,圖2,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗,從右向左,(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動.小車運(yùn)動到圖(b)中A點(diǎn)位置時的速度大小為_m/s，加速度大小為_m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),0.19,0.038,解析已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴，,解得a0.038 m/s2，故加速度的大小為0.038 m/s2.,變式1(2018江西省六校第五次聯(lián)考)在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七個點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度的對照情況如圖3所示.(打點(diǎn)計時器的頻率為50 Hz) (1)由圖可以知道，A、B兩點(diǎn)的時間間隔是_ s，A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是_ cm，D點(diǎn)到G點(diǎn)的距離是_ cm；(小數(shù)點(diǎn)后保留2位),圖3,解析由題圖可以知道，A、B兩點(diǎn)的時間間隔是0.10 s，A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是4.13 cm，D點(diǎn)到G點(diǎn)的距離是6.48 cm；,0.10,4.13(4.104.16均可),6.48(6.456.51均可),(2)通過測量不難發(fā)現(xiàn)，(xBCxAB)與(xCDxBC)、(xDExCD)、基本相等.這表明，在實(shí)驗誤差允許的范圍之內(nèi)，拖動紙帶的小車做的是_運(yùn)動；,解析通過測量不難發(fā)現(xiàn)，(xBCxAB)與(xCDxBC)、(xDExCD)、基本相等.這表明，在實(shí)驗誤差允許的范圍之內(nèi)，拖動紙帶的小車做的是勻加速直線運(yùn)動.,勻加速(或勻變速)直線,(3)經(jīng)過合理的數(shù)據(jù)處理后，可以求得加速度a_ m/s2 ；(小數(shù)點(diǎn)后保留3位),解析設(shè)A到B之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式xaT2可得：x4x13a1T2，x5x23a2T2，x6x33a3T2，聯(lián)立可得a ，解得a0.261 m/s2；,0.261(0.2540.268),(4)還可以求出，打B點(diǎn)時小車的瞬時速度vB_ m/s.(小數(shù)點(diǎn)后保留3位),解析根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度有vB 0.126 m/s.,0.126(0.1210.131),變式2(2018北京理綜21)用圖4所示的實(shí)驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律. 主要實(shí)驗步驟如下： a.安裝好實(shí)驗器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運(yùn)動，重復(fù)幾次. b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個合適的點(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)O(t0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點(diǎn)，如圖5中A、B、C、D、E、F所示.,圖4,圖5,c.通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E點(diǎn)時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5 d.以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖6所示.,圖6,結(jié)合上述實(shí)驗步驟，請你完成下列任務(wù)： (1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有_和_(填選項前的字母). A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺D.秒表 E.天平(含砝碼),解析打點(diǎn)計時器使用的是交流電源，故選A，不選B； 相鄰打點(diǎn)間的時間是已知的，故不選D； 計數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測量，故選C； 由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)，故不選E.,A,C,(2)在圖像中已標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請在該圖中標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)C對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出vt圖像.,解析連線時要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上.,答案如圖所示,(3)觀察vt圖像，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動，其依據(jù)是_ _.vt圖像斜率的物理意義是_.,解析可以依據(jù)vt圖像是傾斜的直線(斜率一定)，即小車的速度隨時間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運(yùn)動；vt圖像的斜率表示加速度.,小車的速度隨,時間均勻變化,加速度,(4)描繪vt圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動.用平均速度 表示各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，從理論上講，對t的要求是_(選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”)；從實(shí)驗的角度看，選取的x大小與速度測量的誤差_(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”).,解析嚴(yán)格地講， 表示的是t內(nèi)的平均速度，只有當(dāng)t趨近于0時， 才表示瞬時速度，因此若用 表示各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，對t的要求是越小越好；從實(shí)驗的角度看，選取的x越小，用 計算得到的平均速度越接近計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，但x過小，測量誤差增大，因此選取的x大小與速度測量的誤差有關(guān).,越小越好,有關(guān),(5)早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動的速度應(yīng)該是均勻變化的.當(dāng)時只能靠滴水計時，為此他設(shè)計了如圖7所示的“斜面實(shí)驗”，反復(fù)做了上百次，驗證了他的猜想.請你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的.,圖7,答案如果小球的初速度為0，其速度vt，那么它通過的位移xt2.因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化.,解析如果小球的初速度為0，其速度vt，,因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化.,1.復(fù)習(xí)啟示 高考實(shí)驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實(shí)驗的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景.因此，要在夯實(shí)實(shí)驗的基礎(chǔ)上注意遷移和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實(shí)驗的原理、方法和技巧處理新問題. 2.情景拓展,命題點(diǎn)二實(shí)驗拓展創(chuàng)新,3.數(shù)據(jù)處理 (1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度長木板傾斜靠重力獲得加速度. (2)速度的測量方法：由打點(diǎn)紙帶求速度測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間t，由v 求速度. (3)加速度的測量方法：由打點(diǎn)紙帶利用逐差法求加速度利用經(jīng)過兩個光電門的瞬時速度，由速度位移關(guān)系式求加速度.,例2(2017全國卷22)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系.使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器.,圖8,類型1實(shí)驗情景創(chuàng)新,實(shí)驗步驟如下： 如圖8(a)，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢茫罨瑝K從斜面上方由靜止開始下滑； 當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t； 用s表示擋光片沿運(yùn)動方向的長度如圖(b)所示， 表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小，求出 ； 將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟、； 多次重復(fù)步驟； 利用實(shí)驗中得到的數(shù)據(jù)作出vt圖，如圖(c)所示.,完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時滑塊的 瞬時速度大小，則 與vA、a和t的關(guān)系式為 _.,解析設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門的速度為v， 則由速度時間關(guān)系可知：vvAat，,(2)由圖(c)可求得vA_ cm/s，a_ cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),解析由題圖(c)可讀出vA52.1 cm/s，圖線的斜率,52.1,16.6,即a16.6 cm/s2.,變式3(2018天津市南開中學(xué)月考)某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖9甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運(yùn)動時的加速度.實(shí)驗過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘釘??；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計時器的滴水速度為每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn))；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；隨即在撤去淺盤的同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運(yùn)動規(guī)律的點(diǎn)跡；小車到達(dá)斜面底端時立即將小車移開.,圖9,圖乙為實(shí)驗得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是：x011.40 cm、x122.15 cm、x232.91 cm、x343.65 cm、x454.41 cm、x565.15 cm，試問： (1)滴水計時器的原理與課本上介紹的_原理類似.,解析滴水計時器的原理與課本上介紹的打點(diǎn)計時器原理類似.,打點(diǎn)計時器,(2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點(diǎn)4所代表時間的瞬時速度v4_ m/s，計算小 車的加速度a的表達(dá)式為_，計算結(jié)果為_ m/s2. (結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),0.20,0.19,小車的加速度a的表達(dá)式為：,代入數(shù)據(jù)可得：a0.19 m/s2.,例6(2018全國卷22)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實(shí)驗測量人的反應(yīng)時間.實(shí)驗步驟如下： (1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺. (2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子.若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時間為 _(用L、L1和g表示).,類型2實(shí)驗方法拓展,(3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間9.80 m/s2，L30.0 cm，L110.4 cm.乙的反應(yīng)時間為_s.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字),0.20,解析將g9.80 m/s2，L30.0 cm0.300 m，L110.4 cm0.104 m，,(4)寫出一條能提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：_ _.,多次測量取平均值；初始時,解析建議：多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子.,乙的手指盡可能接近尺子,變式4(2018廣東省汕頭市第二次模擬)某同學(xué)用圖10(a)所示的實(shí)驗裝置測定重力加速度，其中打點(diǎn)計時器的電源為交流電源，頻率為50 Hz.打出紙帶的一部分如圖(b)所示，相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔都為t.,圖10,(1)本實(shí)驗除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是_.(填器材前面的代號) A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼),AB,解析測定重力加速度，不需要測量物體的質(zhì)量，則不需要天平，因為需要打點(diǎn)計時器，則需要交流電源，需要刻度尺測量點(diǎn)跡間的距離，故選A、B.,(2)若使用x1和x3兩組數(shù)據(jù)來計算重力加速度，則表達(dá)式為g_.,(3)已測得x16.60 cm，x28.15 cm，x39.72 cm，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮〖s為9.8 m/s2，由此可推算出所選紙帶相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔t_ s，實(shí)驗測得的重力加速度為_ m/s2.,0.04,解析根據(jù)x3x12gt2得：,9.75,