2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4講 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 課件

這是一份2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4講 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 課件，共30頁。PPT課件主要包含了刻度尺，無滑輪，接通電源，放開小車，基本方法，實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新，情景拓展，類型1實(shí)驗(yàn)情景創(chuàng)新等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一.實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端帶有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、__________、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙。
二.實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)
三.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)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，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面。(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先____________，后____________。(4)小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶。(5)換紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析。
四.注意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。(2)兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶。(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(dòng)，防止槽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，可以減小長度測量的相對誤差，計(jì)算加速度大小時(shí)以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。(5)小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置釋放。
1.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。(2)Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2…。(3)T是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T＝0.02n s(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù))。(4)Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。
【例1】某小組用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz，在打好的紙帶上每5個(gè)點(diǎn)標(biāo)記一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)記結(jié)果如圖所示，A、B、C、D為連續(xù)選擇的計(jì)數(shù)點(diǎn)，其位置分別為20.0 mm、34.0 mm、53.0 mm和77.0 mm。則：
(1)圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是________ s；(2)打B點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是________ m/s；(3)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是________ m/s2。
【變式1】 (2020·江蘇鹽城市第三次模擬)小華同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，選出了如圖甲所示的一條紙帶(每兩個(gè)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。
(1)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算E點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度并填入表中。
(2)小華同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙中畫出了小車的圖像。請你根據(jù)v－t圖像判斷小車做的是__________(填寫序號)A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.非勻變速直線運(yùn)動(dòng)(3)小紅同學(xué)用以下方法繪制了小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像：第一，先把紙帶每隔0.1 s剪斷，得到若干短紙條；第二、再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時(shí)間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時(shí)間；第三，將紙條上端中心連起來，于是得到v－t圖像。請回答這樣做__________(選填“可行”“不可行”)，簡要說明其理由____________。
答案　(1) 1.39　(2)B　(3)可行　見解析
(2)根據(jù)v－t圖像可知小車做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故選B。
(3)該做法是可行的；因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是t＝0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度。最后得出結(jié)論：紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比，因此該做法是合理的。
【變式2】 (2020·廣東潮州市第二次模擬)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，如圖所示，各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)已經(jīng)在紙帶上標(biāo)出，圖中每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接頻率f＝50 Hz的交流電源。
(1)該實(shí)驗(yàn)__________平衡摩擦力，__________滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量(填“需要”“不需要”)；(2)打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)紙帶的速度v6＝__________(用給定字母表示)；(3)物體加速度為a＝___________________________________(用給定字母表示)；(4)如果交變電流的頻率f＞50 Hz，但當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么測得的加速度值比真實(shí)值__________(選填“偏大”或“偏小”)。
解析　(1)本實(shí)驗(yàn)是研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，即只需要測出木塊運(yùn)動(dòng)的加速度和速度，而不需要測出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量。
(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判別式有x3－x1＝4a1t2x4－x2＝4a2t2
1.高考啟示高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景。因此，要在夯實(shí)教材實(shí)驗(yàn)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(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。
【例2】 (2017·全國卷Ⅱ，22)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)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(jì)時(shí)器。
(c)圖5
解析　(1)設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門的速度為v，
(2)將圖線延長交縱軸52.1 cm/s處，即為vA，vA＝52.1 cm/s，圖線的斜率
即a＝16.3 cm/s2。
【變式3】 (2020·廣東廣州市天河區(qū)三模熱身)用圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。
(1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，讀得d＝__________mm；②用刻度尺測量A點(diǎn)到光電門所在位置B點(diǎn)之間的水平距離x；③滑塊從A點(diǎn)靜止釋放(已知砝碼落地前擋光片已通過光電門)；④讀出擋光片通過光電門所用的時(shí)間t；⑤改變光電門的位置，滑塊每次都從A點(diǎn)靜止釋放，測量相應(yīng)的x值并讀出t值。
答案　(1)6.60　(2)2.38×104　(3)0.518
解析　(1)①主尺刻度為6 mm，分尺刻度為0.05 mm×12＝0.60 mm，最終刻度為6.60 mm。
類型2　實(shí)驗(yàn)方法拓展——測重力加速度
【例3】 (2019·全國卷Ⅲ，22)甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1 s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是________。(填正確答案標(biāo)號)A.米尺 B.秒表 C.光電門 D.天平(2)簡述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答：____________________________________________________________(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，則該地的重力加速度大小為g＝________m/s2。(保留2位有效數(shù)字)
解析　(1)利用頻閃照片測重力加速度時(shí)需要測量小球下落的距離，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用米尺。(2)將米尺豎直放置，小球靠近米尺下落，從照片上直接讀出小球下落的距離。(3)根據(jù)Δx＝gT2得重力加速度大小
答案　(1)A　(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺　(3)9.7
【變式4】 (2021·1月湖南普高校招生適應(yīng)性考試，11)某同學(xué)利用滑塊在氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｈ鐖D8(a)所示，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門等。導(dǎo)軌下方兩支點(diǎn)間的距離為l。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)光電門A記錄的遮光時(shí)間________(填“大于”“小于”或“等于”)光電門B記錄的遮光時(shí)間時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光片寬度d，如圖(b)所示，d＝________ cm；(3)在導(dǎo)軌左支點(diǎn)下加一高度為h的墊塊，讓滑塊從導(dǎo)軌頂端滑下，記錄遮光片經(jīng)過A、B兩處光電門的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12，可求出重力加速度g＝________(用題中給出的物理量符號表示)；(4)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重力加速度的測量值比該地的實(shí)際值偏小，寫出一條產(chǎn)生這一結(jié)果的可能原因：_________________________________________________________________________________________________________。