高考物理一輪復(fù)習(xí) 第一章 微專題6 實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動

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實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動 1．考點(diǎn)及要求：(1)會正確使用電火花計時器或電磁打點(diǎn)計時器探究小車速度變化規(guī)律；(2)能利用圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并求解加速度.2.方法與技巧：(1)平均速度法求速度；(2)逐差法求加速度；(3)圖像法求加速度． 1．(實(shí)驗(yàn)步驟)在“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作步驟如下，其中錯誤的步驟有________． A．拉住紙帶，將小車移到靠近打點(diǎn)計時器處先放開小車，再接通電源 B．將打點(diǎn)計時器固定在平板上，并接好電源 C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D．取下紙帶 E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計時器的限位孔 F．換上新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次 若該同學(xué)將以上步驟完善以后，請你將操作步驟按合理順序填寫在橫線上____________________． 2．(用平均速度法求速度)有位同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)來測小車的加速度：他做了一個U形遮光板，遮光片寬度為5 mm，兩遮光片間的透光部分距離為10 cm，如圖1所示．將此遮光板裝在小車上，實(shí)驗(yàn)時測得兩次遮光時間分別為t1＝0.100 s，t2＝0.050 s，則第一個遮光片通過光電門的平均速度大小為________m/s，小車的加速度大小約為________m/s2. 圖1 3．(用圖像法求加速度)如圖2所示是“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為紙帶上六個計數(shù)點(diǎn)，加速度大小用a表示． 圖2 (1)OD間的距離為________cm. (2)如圖3是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的x－t2圖線(x為各計數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離)，斜率表示________，其加速度大小為________m/s2(保留3位有效數(shù)字)． 圖3 4．(用逐差法求加速度)如圖4所示，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計時器得到表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝0.1 s，其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm，x3＝8.33 cm，x4＝8.95 cm，x5＝9.61 cm，x6＝10.26 cm，則打A點(diǎn)時小車的瞬時速度大小是________m/s，計算小車運(yùn)動的加速度的表達(dá)式為a＝________，加速度大小是________m/s2.(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 圖4 5．某學(xué)習(xí)小組在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖5所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來測滑塊的加速度，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2. 圖5 (1)通過兩個光電門的瞬時速度分別為v1＝__________，v2＝________.在計算瞬時速度時應(yīng)用的物理方法是____________(填“極限法”“微元法”或“控制變量法”)． (2)滑塊的加速度可以表示為a＝________(用題中所給物理量表示)． (3)該學(xué)習(xí)小組在測出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時空氣阻力很小，可用上述實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為此還需測量的物理量是____________和______________．機(jī)械能守恒的表達(dá)式為______________________(用題中所給物理量和測量的物理量表示). 答案解析 1．AD　BECADF 解析　其中錯誤的是：A.實(shí)驗(yàn)時，不能先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器電源，由于小車運(yùn)動較快，可能會使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，所以應(yīng)該先接通電源，再釋放小車．D.應(yīng)該先斷開電源，使打點(diǎn)計時器停止工作，再取下紙帶．安排實(shí)驗(yàn)步驟要本著先安裝器材，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的思路進(jìn)行，一般每完成一次實(shí)驗(yàn)，都要進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟要符合邏輯，不能顛三倒四．故順序?yàn)锽ECADF. 2．0.05　0.037 5 3．(1)1.20　(2)加速度的一半(或a)　0.093 3 解析　(1)OD間距離為 OD＝(22.0－10.0) mm＝12.0 mm＝1.20 cm. (2)由x＝at2得x－t2圖線的斜率表示a，即加速度的一半，a＝ m/s2，解得a≈0.093 3 m/s2. 4．0.86　　0.64 解析　由勻變速直線運(yùn)動平均速度的推論可知，打計數(shù)點(diǎn)A時小車的速度為vA＝＝10－2 m/s≈0.86 m/s；由勻變速直線運(yùn)動相等時間位移差的推論可知，小車的加速度為a＝，代入數(shù)據(jù)可得a＝0.64 m/s2. 5．(1)　　極限法 (2)(－) (3)滑塊的質(zhì)量M　沙桶的質(zhì)量m　mgL＝(M＋m)d2(－) 解析　(1)滑塊通過兩個光電門的速度等于滑塊通過光電門這極短時間內(nèi)的平均速度，故瞬時速度分別為和，時間取的越短，瞬時速度越接近平均速度，故采用了極限法． (2)根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式2aL＝v－v，代入可求得加速度 a＝(－)． (3)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律就要看沙桶重力勢能的減少量和系統(tǒng)動能的增加量是否相等，因此需要測量沙桶的質(zhì)量和滑塊的質(zhì)量，機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為mgL＝(M＋m)d2(－)．