【高考物理】一轮复习1、实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度-学案

这是一份【高考物理】一轮复习1、实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度-学案，共6页。

图1
他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表所示。
(1)计算vF的公式为vF＝________(用已知量字母表示)。
(2)根据表中记录的数据，作出v－t图像，令B点为计时起点，并求物体的加速度a＝________m/s2。
图2
(3)如果所用交变电流的频率变大，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”)。
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中：
(1)下列操作中正确的是________。
A.在释放小车前，小车应该靠近打点计时器
B.打点计时器应该安装在长木板有滑轮的这一端
C.应该先接通电源，后释放小车
D.电火花计时器应该使用220 V直流电源
(2)某同学用如图3所示的装置，打出的一条纸带如图4所示，其中ABCDE为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。
图3
图4
①实验时该纸带的________端是和小车相连的(选填“左”或“右”)；
②打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为________m/s(结果保留2位有效数字)；
③由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为________m/s2(结果保留2位有效数字)。
3.某探究小组的同学用图5甲所示装置做测量小车的速度、加速度的实验。
图5
回答下列问题：
(1)将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好，并将打点计时器与________相连接(填选项前字母)。
A.电压合适的50 Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
(2)图乙是某次实验得到的纸带，相邻两计数点间有四个计时点未画出，部分实验数据如图乙所示，计数点3对应的瞬时速度大小为v3＝______ m/s，小车的加速度大小a＝________m/s2(结果均保留2位有效数字)。
4.(2024·广东广州统考期末)某同学用如图6甲所示的装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下：
①将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的s－t图像如图乙，并求出小车的加速度a；
②改变长板的倾角，重复步骤①。
图6
请完成下列问题：
(1)本实验________(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。
(2)分析图乙中的s、t数据可知，小车在相邻相等时间内的位移差为________cm，可得小车的加速度大小为________m/s2(计算结果保留2位小数)。
5.利用图7(a)所示的装置测量滑块运动的加速度，将木板固定在水平桌面上，光电门A固定在木板上靠近滑块处，光电门B的位置可移动，利用一根压缩的短弹簧来弹开带有遮光片的滑块。实验步骤如下：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d＝________cm。
(2)两个光电门同时连接计时器，让滑块从O位置弹开并沿木板向右滑动，用计时器记录遮光片从光电门A运动至光电门B所用的时间t，再用刻度尺测量A、B之间的距离s。则eq \f(s,t)表示____________________________________。
(3)保持光电门A的位置不动，逐次改变光电门B的位置，每次都使滑块从O位置弹开，用计时器记录每次相应的t值，并用刻度尺测量A、B之间相应的距离s。每次实验重复几次测量后取平均值，这样可以减少实验的________误差(填“偶然”或“系统”)。
(4)若用eq \f(s,t)－t图像处理数据，所得图像如图(c)所示，则该图线在eq \f(s,t)轴上的截距表示滑块经过光电门A时速度的大小；用作图法算出滑块运动的加速度大小a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。
图7
参考答案
实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度
1.(1)eq \f(d6－d4,10T) (2)见解析图 0.42 (3)偏小
解析 (1)每相邻两个计数点间还有4个点，故相邻的计数点之间的时间间隔为t＝5T＝0.1 s，利用匀变速直线运动的推论得
vF＝eq \f(sEG,2t)＝eq \f(d6－d4,10T)。
(2)作出v－t图像如图所示
根据图线斜率表示加速度可得
a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(0.289－0.122,0.40－0) m/s2≈0.42 m/s2。
(3)如果在实验中，交流电的频率变大，则打点周期变小，由Δs＝at2知，加速度的测量值与实际值相比偏小。
2.(1)AC (2)①左 ②0.30 ③0.40
解析 (1)为了有效的利用纸带，小车应靠近打点计时器，打点计时器应该安装在长木板远离滑轮的一端，故A正确，B错误；应先接通电源再释放小车，故C正确；电火花计时器应该使用220 V交流电源，故D错误。
(2)①由题图所示纸带可知，纸带的左端与小车相连。
②相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点间时间间隔T＝5×eq \f(1,f)＝0.1 s
打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为
v＝eq \f(sBD,2T)＝eq \f(8.40－2.40,2×0.1)×10－2 m/s＝0.30 m/s。
③根据Δs＝aT2得小车的加速度
a＝eq \f(sCE－sAC,4T2)＝eq \f(12.00－5.20－5.20,4×0.12)×10－2 m/s2＝0.40 m/s2。
3.(1)A (2)0.70 0.53
解析 (1)打点计时器需要交流电才能工作，故选A。
(2)计数点3对应的瞬时速度大小为
v3＝eq \f(（6.71＋7.25）×10－2,2×0.1) m/s＝0.70 m/s
由逐差法可知，小车的加速度大小
a＝eq \f(（7.78＋7.25－6.71－6.19）×10－2,4×0.12) m/s2＝0.53 m/s2。
4.(1)不需要 (2)2.60 2.60
解析 (1)本实验研究小车做直线运动的规律，不需要求小车所受的合外力，即不需要平衡小车所受到的摩擦力。
(2)小车0.1～0.2 s内的位移为Δs1＝46.70 cm－42.80 cm＝3.90 cm
小车0.2～0.3 s内的位移为Δs2＝42.80 cm－36.30 cm＝6.50 cm
小车在相邻相等时间内的位移差为
Δs＝Δs2－Δs1＝6.50 cm－3.90 cm＝2.60 cm
根据匀变速直线运动的推论Δs＝aT2，得小车的加速度大小为
a＝eq \f(Δs,T2)＝eq \f(2.60×10－2,0.12) m/s2＝2.60 m/s2。
5.(1)0.860 (2)滑块在A至B段的平均速度的大小 (3)偶然 (4)2.3(2.2～2.4)
解析 (1)宽度d的读数为
8 mm＋12×0.05 mm＝8.60 mm＝0.860 cm。
(2)eq \f(s,t)表示滑块在A至B段的平均速度的大小。
(3)每次实验重复几次测量后取平均值，是为了减小人为操作造成的误差，为偶然误差。
(4)若某同学做该实验时将光电门B的位置改变多次，光电门A的位置保持不变，画出eq \f(s,t)－t图线后，得出的纵轴截距的物理含义为滑块经过光电门A的瞬时速度；滑块在摩擦力作用下做匀减速直线运动，有s＝vAt－eq \f(1,2)at2
即eq \f(s,t)＝vA－eq \f(1,2)at
由题中图像知，图线的斜率k＝eq \f(1.14－1.82,0.66－0.08)＝－1.17，因此
a＝－2k＝2.3 m/s2。
对应点
B
C
D
E
F
速度/(m·s－1)
0.122
0.164
0.205
0.250
0.289