（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 4 實(shí)驗(yàn)微講座1 1 實(shí)驗(yàn)一 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教學(xué)案

《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 4 實(shí)驗(yàn)微講座1 1 實(shí)驗(yàn)一 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 4 實(shí)驗(yàn)微講座1 1 實(shí)驗(yàn)一 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律教學(xué)案（10頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)一　探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動情況． 2．掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法(Δx＝aT2)． 3．測定勻變速直線運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)． (2)工作條件 2．處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn) 計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)．計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)，要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的． 3．判斷物體的運(yùn)

2、動是否為勻變速直線運(yùn)動的方法 (1)沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，且Δx＝aT2. (2)利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出物體運(yùn)動的v－t圖象．若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時(shí)間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動． 4．利用紙帶數(shù)據(jù)求解物體的速度、加速度的方法 (1)“平均速度法”求物體在某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即vn＝，如圖所示． (2)“逐差法”求物體的加速度，如圖所示： 即a1＝，a2＝，a3＝，然后求平均值，即a＝＝，這樣使所測數(shù)

3、據(jù)全部得到利用，準(zhǔn)確度較高． 這個(gè)表達(dá)式也可以根據(jù)下列思路得到：把(x1＋x2＋x3)和(x4＋x5＋x6)分別看做xⅠ、xⅡ，利用xⅡ－xⅠ＝at2，其中t＝3T. 同理可得(x3＋x4)－(x1＋x2)＝4aT2. 三、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)，一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．儀器安裝 (1)把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路． (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端

4、固定在小車的后面．實(shí)驗(yàn)裝置如圖，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行． 2．測量與記錄 (1)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)三次． (2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn)，從后邊便于測量的點(diǎn)開始確定計(jì)數(shù)點(diǎn)，為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位，即T＝0.1 s．正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并填入設(shè)計(jì)的表格中． (3)利用某一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度． (4)增減所掛鉤碼數(shù)，再

5、重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次． 五、數(shù)據(jù)處理 1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v－t圖象 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖可以看到，對于每次實(shí)驗(yàn)，描出幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線上． (2)做一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v－t圖象，它是一條傾斜的直線． 2．由實(shí)驗(yàn)得出的v－t圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 有兩條途徑進(jìn)行分析： (1)直接分析圖象的特點(diǎn)得出，小車運(yùn)動的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速

6、度隨時(shí)間均勻變化． (2)通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得到，既然小車的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt＋b，所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化． 六、注意事項(xiàng) 1．紙帶和細(xì)繩要和木板平行，小車運(yùn)動要平穩(wěn)． 2．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動；實(shí)驗(yàn)后應(yīng)先斷開電源，后取紙帶． 3．要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞． 4．小車的加速度適當(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的紙帶上清楚地打出6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜． 七、誤差分析 1．根據(jù)紙帶測量的位移有誤差． 2．電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔不完全相等． 3．紙帶運(yùn)動時(shí)打點(diǎn)不穩(wěn)定引起測量

7、誤差． 4．用作圖法，做出的v－t圖象并不是一條直線． 5．木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度． 　對實(shí)驗(yàn)原理和操作的考查 【典題例析】 　(2016·10月浙江選考)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中 (1)下列說法中不正確或不必要的是________(填字母)． A．長木板的一端必須墊高，使小車在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動 B．連接鉤碼和小車的細(xì)線應(yīng)與長木板保持平行 C．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，后釋放小車 D．選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開始 (2)圖1是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶，算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小

8、為________ m/s，并在圖2中標(biāo)出，其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、4、5對應(yīng)的小車瞬時(shí)速度大小在圖2中已標(biāo)出． (3)作圖并求得小車的加速度大小為________ m/s2. [解析]　(1)探究小車的速度隨時(shí)間的變化，并沒有要求小車需要在光滑水平面上運(yùn)動，即軌道是否光滑不是必要的，即A項(xiàng)是不必要的．在處理紙帶時(shí)，由于第一點(diǎn)并不確定，因此常常將前面的點(diǎn)去掉，從清晰可辨的點(diǎn)取點(diǎn)后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以D項(xiàng)不是必要的．連接小車的細(xì)線需要與木板平行，否則就要涉及線上拉力分解問題，即拉力是一個(gè)變力，B項(xiàng)是必要的．操作時(shí)應(yīng)先開電源再釋放小車，C項(xiàng)是必要的． (2)根據(jù)題圖中x1＝3.80 cm，x

9、2＝15.70 cm，所以v2＝≈0.60 m/s. (3)由v－t圖象的斜率即為小車的加速度，可得a＝1.45 m/s2. [答案]　(1)AD　(2)0.60　圖見解析圖甲 (3)圖見解析圖乙　1.45 　(多選)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度．然后他以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，共描出了10個(gè)點(diǎn)，并畫出了小車運(yùn)動的v－t圖象如圖所示，針對該同學(xué)作出的v－t 圖象，他所在的實(shí)驗(yàn)小組的其他四位同學(xué)分別交流了自己的看法，以下四種看法，你認(rèn)為有道理的是(　　) A．這10個(gè)點(diǎn)無論如何也不

10、在一條直線上，因此小車運(yùn)動的圖象不可能為一條直線，而應(yīng)為一條平滑的曲線 B．這10個(gè)點(diǎn)中有7個(gè)點(diǎn)雖然不在一條直線上，但它們緊挨在一條直線附近，只有F和B兩個(gè)點(diǎn)離這條直線太遠(yuǎn) C．在這10個(gè)點(diǎn)中有3個(gè)點(diǎn)(A、D、I)能畫在一條直線上，其余7個(gè)點(diǎn)都不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 D．與直線偏差較小的點(diǎn)(C、E、G、H、J)可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的，而偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)(B 、F)則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤造成的 解析：選BD.實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差是不可避免的，所以得到的點(diǎn)不可能嚴(yán)格地處于一條直線上，會稍有偏差．但偏差過大的點(diǎn)則可能是實(shí)驗(yàn)中的失誤造成的，作圖時(shí)應(yīng)把這樣的點(diǎn)舍棄，

11、故選項(xiàng)B、D兩種看法有道理． 　對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查 【典題例析】 　(2020·寧波高二期中)實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s. (1)根據(jù)紙帶可判定小車做________運(yùn)動． (2)根據(jù)紙帶計(jì)算各點(diǎn)瞬時(shí)速度：vD＝________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s.在如圖乙所示坐標(biāo)中作出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________．　 (3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義是_______________________

12、___ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. [答案]　(1)勻加速直線　(2)3.90　2.64　1.38　如圖所示　12.60 m/s2　(3)零時(shí)刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度 　(2020·臺州調(diào)研)如圖甲是“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，O、A、B、C、D和E為紙帶上六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．加速度大小用a表示． (1)OD間

13、的距離為________cm. (2)如圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的x－t2圖線(x為各計(jì)數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離)，斜率表示________，其大小為________ m/s2(保留三位有效數(shù)字)． 解析：(2)由于物體做的是勻變速直線運(yùn)動，所以其從某一點(diǎn)開始運(yùn)動的位移x＝v0t＋at2，由于x－t2圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，因此v0＝0，則x＝t2，這樣，我們就可以知道x－t2圖線的斜率為，通過圖線可求得斜率為0.467. 答案：(1)1.20　(2)a　0.467 1．光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)

14、有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來．現(xiàn)利用如圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘．實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2 s和4.0×10－3 s．用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示． (1)滑塊的寬度d＝________cm. (2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1＝________m/s，滑

15、塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的________，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將________的寬度減小一些． 解析：(1)d＝10 mm＋0.05 mm×2＝10.10 mm＝1.010 cm. (2)v1＝＝ m/s≈1.0 m/s， v2＝＝ m/s≈2.5 m/s. (3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些． 答案：(1)1.010　(2)1.0　2.5 (3

16、)平均速度　滑塊 2．在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀．具體實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴地落下． ②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴． ③用豎直放置的米尺測得各個(gè)水滴所對應(yīng)的刻度． ④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理． (1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_________________________________________

17、_______________________________． (2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________ m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8＝________ m/s.(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字) (3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)： ________________________________________________________________________. 解析：(1)后一水滴經(jīng)過一個(gè)頻閃間隔運(yùn)動到前一水滴的位置，可看到仿佛

18、固定不動的一串水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，水滴仿佛不動． (2)g＝ ＝ m/s2 ＝9.72 m/s2；　 v8＝＝ m/s≈2.27 m/s. (3)存在空氣阻力會對水滴的運(yùn)動產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響． 答案：見解析 3．(2020·臺州六校聯(lián)考)一位同學(xué)在探究木塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí)，在質(zhì)地均勻的水平桌面上將木塊、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶連接成如圖甲所示的裝置．先接通頻率為50 Hz 的電源，再給木塊一向左的初速度，木塊向左運(yùn)動一小段距離后紙帶拉緊，最后得到如圖乙所示點(diǎn)跡的紙帶，A、B、C、D、E正是連續(xù)的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間

19、還有一個(gè)點(diǎn)未畫出，下面標(biāo)注的數(shù)字是相鄰兩點(diǎn)間的距離，單位是cm. (1)木塊與紙帶的________(填“左”或“右”)端固定． (2)由紙帶上數(shù)據(jù)判斷，在誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為木塊做的是________(填“勻速”“勻加速”或“勻減速”)運(yùn)動． (3)木塊運(yùn)動的加速度大小是________ m/s2.(保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)木塊運(yùn)動中受到摩擦阻力做減速運(yùn)動，所以相等的時(shí)間內(nèi)位移逐漸減小，故木塊與紙帶的右端固定． (2)因?yàn)?.20 cm－6.81 cm＝0.39 cm、6.81 cm－6.43 cm＝0.38 cm、6.43 cm－6.04 cm＝0.39 cm，相等的時(shí)間內(nèi)的位移差近似相等，所以在誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為木塊做勻減速運(yùn)動． (3)電源的頻率為50 Hz，打點(diǎn)周期則為0.02 s，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間為0.04 s，所以加速度的大小為 a＝＝ m/s2≈2.4 m/s2. 答案：(1)右　(2)勻減速　(3)2.4 10