【文档说明】(新课标版)高考物理一轮复习课件1.6实验：研究匀变速直线运动 (含解析).ppt，共(62)页，1.974 MB，由MTyang资料小铺上传

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1．6实验：研究匀变速直线运动知识清单考点整合集中记忆一、实验目的练习使用打点计时器，学会用纸带上的数据研究物体的运动情况．会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度．能利用纸带上的数据画出小车运动的v－t图像，根据图像求加速度．二、实验器材电磁打点计时器

(或电火花计时器)、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、复写纸片．注意：电磁打点计时器用4～6V，50Hz交流电源，电火花计时器用220V，50Hz交流电源．三、实验步骤把带有滑轮的长木板平放在实验桌

上．把打点计时器固定在长木板的一端，将纸带穿过打点计时器限位孔．将小车停在靠近打点计时器的位置，用细绳一端连小车，另一端挂上适当的钩码．先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动打点，小车停止运动后立即关闭电源．换上新的纸带

，重复实验两次．四、数据处理计算速度根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求各计数点瞬时速度：vA＝x1＋x22T，vB＝x2＋x32T，vC＝x3＋x42T等．作v-t图像建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，根据数据描点．画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的

点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点舍去．计算加速度方法一：根据a＝ΔvΔt，先求出各点的速度，作出v-t图像，计算图线的斜率即加速度．方法二：根据a＝ΔxT2，将纸带数据分成时间相等的两大段，设图中相邻计数点的时间间隔是T，则a＝（x4＋

x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）（3T）2.五、注意事项使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源．实验时要

防止钩码落地，小车与滑轮碰撞．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．在画图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使图像分布在坐标平面的大部分面积上．使图像中的点尽量均匀分布在图线两侧．考点讲练考点突破针对训练考点一实验原理与操作1．本实验操作顺序提示：木板—计

时器—小车—通电—断电2．考查操作的热点问题是：先通电再放小车，先断电再取纸带．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况．某同学做此实验时的步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；B．

将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；D．小车停止运动后，直接取下纸带；E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；F．换上新纸带，再重复操

作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理．其中错误或遗漏的步骤有：(1)________________________________________________；(2)____________________________________________

___．将以上步骤完善后，其合理的顺序为______________________________________________________________．A中应先接通电源，再放纸带D中取纸带前应先断开电源

BECADF【答案】(1)A中应先接通电源，再放开纸带(2)D中取纸带前应先断开电源BECADF【解析】实验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误的步骤是A、D.该实验步骤中合理的顺序为BECADF.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．(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个计数点的时间间隔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＝__________________．【答案】(1)DCBA(2)0.1(3)x4＋x52T(4)（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）9T2【解析】(2)每相邻两点之间还有4个记录点未画出，故T＝

5×0.02s＝0.1s(3)中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则v5＝x4＋x52T(4)由逐差法得加速度a＝x4－x13T2＋x5－x23T2＋x6－x33T23＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）

9T2考点二数据处理与误差分析1．计算时应注意的问题(1)时间间隔：“相邻两个计数点间有4个点”或“每5个点取1个计数点”的含义：相邻计数点间的时间间隔为0.1s.(2)单位换算：本实验长度测量数据一般是“厘米”，要换算成“米”．(3)有效数字：按有效数字的要求取计

算结果．2．减小实验误差的措施(1)舍弃点密集部分，适当选取计数点．(2)多测几组数据，用尽量多的数据计算，(3)将纸带分成等时的两大段处理，与逐差法取平均值结果相同．(4)作v-t图像时，要适当选取坐标轴的单位长度，使图像分布在坐标平面尽量大的面

积上．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T＝0.02s的交流电源．经过测量得：d1＝3.62cm，d2＝8.00cm，

d3＝13.20cm，d4＝19.19cm，d5＝25.99cm，d6＝33.61cm.(1)计算vF＝________m/s；(结果保留三位有效数字)(2)物体的加速度＝________m/s2；(结果保留三位有效数字)(3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝5

1Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(选填：偏大、偏小或不变)．(4)在实验过程中，对减小实验误差来说，下列方法中有益的是()A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰的点

进行测量、计算D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验【答案】(1)0.721(2)0.801(3)偏小(4)ACD【解析】(1)每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为t＝5T.利用匀变速直

线运动的推论，得vF＝xEGtEG＝d6－d410T＝0.721m/s(2)分成AD和DG两段处理，根据a＝ΔxT2，得a＝DG－AD（3t）2＝d6－d3－d3（15T）2＝33.61－26.40（0.30）2×10－2m

/s2＝0.801m/s2.(3)如果交流电的频率51Hz，f＞50Hz，那么实际打点周期变小，根据Δx＝at2，得真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小．(4)取5个点的时间间隔作为一个时间单

位，可以减小偶然误差．加速度太小，打的点太密，测量误差增大．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)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＝8.9

5cm、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(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.【答案】(1)弹簧测力计(2)0.8640.928(3)见解析图(4)0.65【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．(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＋x42×5T＝（8.33＋8.95）×10－2m2×0.1s＝0.864m/s同理可得vE＝0.928m/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＝ΔvΔt＝1.00－0.7

00.50－0.04m/s2＝0.65m/s2.考点三实验拓展与综合高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，用教材中实验的原理和方法处理新问题．高考命题对本实验的改进创新经常体现在以下角度：1．用频闪照相的方法代替打点计时器，原理不变．2．用光

电计时器代替打点计时器，通过测量瞬时速度，结合运动规律求加速度．3．在本实验的基础上延伸，利用测出的加速度，结合牛顿运动定律求其他力、动摩擦因数等．(2017·课标全国Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．

实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2.(结果均保留2位有效数字)【答案】(1)从右向左(2)0.190.038【解

析】(1)由于用手轻推一下小车，则小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置，可知，小车从右向左做减速运动；(2)已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，那么各点时间间隔为：T＝3045s＝23s根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速

度，有vA＝117＋1332×23×10－3m/s＝0.19m/s，根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得a＝83＋100－117－1334×（23）2×10－3m/s2＝－0.038m/s2.负号表示方向相反．(2017·课标全国Ⅱ)某同学研究在固定斜面

上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑

块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示)，v－表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出v－；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次

重复步骤④⑥利用实验中得到的数据作出v－­Δt图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v－与vA、a和Δt的关系式为v－＝________．(2)由图(c)可求得vA＝________cm/s

，a＝________cm/s2.(结果保留3位有效数字)【答案】(1)vA＋12aΔt(2)52.116.3【解析】(1)某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则v－等于挡光片通过光电门过程中中间时刻的瞬时速度，根据

速度－时间公式得：v－＝vt2＝vA＋12aΔt(2)由(1)知，当Δt＝0时，v－＝vA即图像纵截距，vA＝52.1cm/s，再由斜率k＝a2得：a＝2k＝2×53.52－52.300.15cm/s2＝1

6.3cm/s2.(2016·课标全国Ⅰ)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示．该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算

．图(a)图(b)(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为______________，打出C点时重物下落的速度大小为____________，重物下落的加速度大小为____________

．(2)已测得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm，当地重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出f为________Hz.【答案】(1)f2(s1＋s2)，f2(s2＋s3

)，f22(s3－s1)(2)40【解析】(1)B点的速度vB等于AC段的平均速度，即vB＝s1＋s22t由于t＝1f，故vB＝f2(s1＋s2)同理可得vC＝f2(s2＋s3)匀加速直线运动的加速度a＝ΔvΔt故a＝vC－vBt＝f2[（s2＋s3）－

（s1＋s2）]1f＝f22(s3－s1)①(2)由牛顿第二定律，可得mg－F阻＝ma②由已知条件F阻＝0.01mg③由②③，得a＝0.99g代入①，得a＝f22(s3－s1)，代入数据，得f≈40Hz.(2013·课标全国Ⅰ)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩

擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：图(a)①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止

释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值a－；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：图(b)(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示，其读数为________c

m.(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________．(3)动摩擦因数μ可用M、m、a－和重力加速度g表示为μ＝________．(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”)．【答案】(1)0.960(2)12s

dΔtB2－dΔtA2(3)mg－（M＋m）a－Mg(4)系统误差【解析】(1)游标卡尺读数为9mm＋12×0.05mm＝9.60mm＝0.960cm(2)由vB2－vA2＝2as，vA＝dΔtA，vB＝dΔtB

，联立a＝dΔtB2－dΔtA22s(3)设细线的张力为T，对M有T－μMg＝Ma－对m有mg－T＝ma－联立两式得μ＝mg－（M＋m）a－Mg(4)细线没有调整到水平，造成张力T不水平，若此时以T水平来分析计算，会造成测量值总是偏大或偏小，这种由于实验操作

造成的误差，属于系统误差．(2018·济南一模)某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：①将电动小车、纸带和打点计时器等按如图甲所示安装；②接通打点计时器电源(其打点周期为0.02s)；③使电动小车以额定功率加速运

动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，小车开始做匀减速运动，小车在整个运动中所受阻力恒定．在小车匀速运动后，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示，请你分析纸带数据，回答下列问题(结果保留2位有效数字)：(1)该电动小车运动的最大速度v＝________m/s；(2)关闭小车电源后，小车

的加速度大小a＝________m/s2；(3)从下列给出的物理量中，选出恰当物理量的符号，写出小车的额定功率P的表达式，P＝________．(小车的质量m；斜面的高度h；斜面的倾角θ；小车最大速度v；关闭电源后小车加速度a.)【答案】(1)2.0(2)2.5(3)mav【解析

】(1)根据纸带可知，当所打的点点距均匀时，表示物体匀速运动，此时速度最大，故有：vm＝vt＝8.00×10－20.04m/s＝2.0m/s(2)由纸带数据，可知，Δx＝0.4cm＝0.4×10－2m；根据a＝ΔxT2，有a＝0.4×10－

2（0.04）2m/s2＝2.5m/s2，方向与运动方向相反．(3)当汽车达到额定功率，匀速运动时，F＝f，P＝Fv＝fv＝mav.(2018·南京模拟)如图甲为研究“转动动能与角速度关系”的实验装置示意图，现有的

器材为：固定竖直平面内的转盘(转轴水平)，带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为50Hz)、纸带、重锤、游标卡尺、天平．回答下列问题：①如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为________cm；②将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后，绕在转盘边缘上，

纸带一端固定在转盘上，使得转盘与纸带不打滑，设纸带厚度不计，打开电源，释放重锤，打点计时器打出的纸带如图丙所示，O、A、B、C„各点为连续打出的点迹：则由图丙中数据可得，打下点迹D时，圆盘转动的角速度为ωD＝________rad/s(保留三位有效数字

)；③下表为各点对应的转动动能Ek和角速度ω值，请你猜想转动动能Ek和角速度ω满足的关系式为Ek＝________(填准确的表达式)．计数点ABC„E转动动能Ek(J)0.00100.00390.00

89„0.024角速度ω(rad/s)4.07.911.9„19.7【答案】①5.020；②15.9；③6.25×10－5ω2J.【解析】①游标卡尺主尺部分读数为5.0cm，游标读数为0.05mm×4＝0.20mm＝0.020cm，所以最终读数为5.0cm＋0.020cm＝5.020cm.

②根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时的瞬时速度大小为：vD＝0.0249－0.00892×0.02m/s＝0.40m/s，根据v＝ωr得圆盘转动的角速度为：ωD＝0.40.0251rad/s＝15

.9rad/s，③由表格中数据分析可知，当砂轮的角速度增大为原来2倍时，砂轮的转动动能Ek是原来的4倍，得到关系为：Ek＝kω2.当砂轮的角速度增大为原来4倍时，砂轮的转动动能Ek是原来的16倍，得到Ek与ω2成正比，则有关系式为：Ek＝kω2.k是比例系数．将任一组数据比如：ω＝

4rad/s，Ek＝0.001J，代入得到：k＝6.25×10－5J·s2/(rad)2，所以砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式是：Ek＝6.25×10－5ω2J.