物理

大一輪復(fù)習(xí)第一章運(yùn)動(dòng)的描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第5課時(shí)實(shí)驗(yàn)一：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律目標(biāo)要求1.了解物理實(shí)驗(yàn)中的誤差，學(xué)會(huì)減小實(shí)驗(yàn)誤差。2.會(huì)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)利用紙帶上的點(diǎn)跡求物體的速度和加速度。3.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法。課時(shí)精練內(nèi)容索引考點(diǎn)一誤差和有效數(shù)字考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1.誤差的定義：誤差是實(shí)驗(yàn)測(cè)量值(包括直接和間接測(cè)量值)與真實(shí)值(客觀存在的準(zhǔn)確值)之差。2.誤差分類：誤差和有效數(shù)字考點(diǎn)一系統(tǒng)誤差偶然誤差主要來源(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善(2)實(shí)驗(yàn)儀器不精確(3)實(shí)驗(yàn)方法粗略由于各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)儀器的影響而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差偶然誤差基本特點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響具有相同的傾向性，即總是偏小或總是偏大實(shí)驗(yàn)結(jié)果有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，并且偏大和偏小的概率相同減小方法完善實(shí)驗(yàn)原理，提高實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確程度，設(shè)計(jì)更科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法多進(jìn)行幾次測(cè)量，求出幾次測(cè)量的數(shù)值的平均值

3.有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字。(1)有效數(shù)字的最后一位是測(cè)量者估讀出來的，是偶然誤差的來源。(2)有效數(shù)字的位數(shù)：在一個(gè)數(shù)中，自左向右，從第一個(gè)不為零的數(shù)字起，到右邊最末一位數(shù)字止(包括末位數(shù)為零的數(shù)字)，共有幾個(gè)數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字。返回一、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＝50Hz時(shí)，每隔

s打一次點(diǎn)。2.結(jié)構(gòu)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(如圖)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律考點(diǎn)二0.02(2)電火花計(jì)時(shí)器(如圖)3.工作條件：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：

交流電源電火花計(jì)時(shí)器：

交流電源8V220V二、實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1.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)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、

、導(dǎo)線、

電源。2.實(shí)驗(yàn)過程(1)按照實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)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)更換紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量、分析?？潭瘸呓涣鳠o滑輪接通電源放開小車3.數(shù)據(jù)處理如圖，思考：①如何求小車經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度？

②如何求小車的加速度？

③如何判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)？答案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，…。若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。4.注意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)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(zhǎng)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：小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，加速度大小以能在約50cm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。5.誤差分析(1)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差。(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量有偶然誤差。(3)作圖有誤差。

(2025·山東青島市第十九中學(xué)月考)某班同學(xué)利用如圖甲所示裝置“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，電火花計(jì)時(shí)器使用的是頻率為50Hz的交流電源。例1(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為

(選填“8V”或“220V”)。安裝紙帶時(shí)，需要將紙帶置于

(選填“復(fù)寫紙”或“墨粉紙盤”)的

(選填“上方”或“下方”)。

220V墨粉紙盤下方(2)下列說法中正確的是

。

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先釋放紙帶，再接通電源B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，

再釋放紙帶C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源或先釋放紙帶都可以D.紙帶上打點(diǎn)越密集說明紙帶運(yùn)動(dòng)速度越大B(3)第1個(gè)實(shí)驗(yàn)小組所得紙帶上打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫出)。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。則小車的加速度a＝

m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù))，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝

m/s(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。

0.800.40(4)第2個(gè)實(shí)驗(yàn)小組計(jì)算出所得紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度后，在坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)如圖丙所示，請(qǐng)根據(jù)這些點(diǎn)在圖丙中作出v－t圖像，并根據(jù)圖像計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝

m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

1.53(1.52、1.54均可)答案如圖所示三、探究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新用頻閃照相的方法、滴水法或光電計(jì)時(shí)器、手機(jī)錄像代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。通過以上裝置的改進(jìn)能最大限度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，以提高實(shí)驗(yàn)的精確度。2.實(shí)驗(yàn)處理的創(chuàng)新通過圖像處理數(shù)據(jù)時(shí)，先寫出橫縱坐標(biāo)軸物理量之間的函數(shù)表達(dá)式，由圖像中的斜率、截距來確定與初速度、加速度等物理量。

小明同學(xué)在家自主開展實(shí)驗(yàn)探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是

。

例2小鋼球小鋼球受到的空氣阻力相比其重力很小，可近似認(rèn)為做自由落體運(yùn)動(dòng)，故選小鋼球。(2)下列主要操作步驟的正確順序是

。(填寫各步驟前的序號(hào))

①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三腳架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開手機(jī)攝像功能，開始攝像①③④②安裝好器材后，先固定手機(jī)調(diào)好鏡頭位置，再打開手機(jī)攝像功能進(jìn)行攝像，再由靜止釋放小球，故順序是①③④②。

9.6(9.5、9.7均可)

(4)在某次實(shí)驗(yàn)中，小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，

(填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測(cè)出重力加速度。

仍能釋放時(shí)手晃動(dòng)，導(dǎo)致小球的運(yùn)動(dòng)偏離了豎直方向，但在小球下落過程中，小球豎直分運(yùn)動(dòng)仍然是加速度為重力加速度g的運(yùn)動(dòng)，故仍能用(3)問的方法測(cè)出重力加速度。

(2023·全國(guó)甲卷·23)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。例3

位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30(cm/s)66.073.087.394.624.0080.0

答案見解析圖根據(jù)第(1)小題結(jié)果補(bǔ)充表格和補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)圖像得

70.059.0

(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到打出A點(diǎn)時(shí)小車速度大小vA＝

，小車的加速度大小a＝

(結(jié)果用字母k、b表示)。

b2k

返回課時(shí)精練對(duì)一對(duì)答案12345題號(hào)1答案(1)不需要(2)0.504

1.50

(3)偏大系統(tǒng)題號(hào)

2答案(1)2.86

(2)b

(3)可行題號(hào)3答案(1)刻度尺(2)1.5

(3)

(4)光柵板受到空氣阻力的作用對(duì)一對(duì)答案12345題號(hào)4答案(1)偏大(2)一定－Δt縱截距題號(hào)5答案(2)右9.6

(4)8.475(8.474或8.476均可)

(6)1.(2024·山東泰安市期中)實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz。12345答案(1)實(shí)驗(yàn)操作前，

平衡阻力(選填“需要”或“不需要”)。

不需要12345答案本實(shí)驗(yàn)是探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，因此不需要平衡阻力。(2)規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個(gè)點(diǎn)作為0點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0點(diǎn)的距離，如圖乙所示，則紙帶上打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車速度大小v2＝

m/s；小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a＝

m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

12345答案0.5041.5012345答案

(3)某次實(shí)驗(yàn)中交流電源的頻率發(fā)生了變動(dòng)，頻率變成了49Hz，但做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)仍按照50Hz進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，那么速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比

(選填“偏大”“偏小”或“不變”)，該誤差屬于

(選填“系統(tǒng)”或者“偶然”)誤差。

12345答案偏大系統(tǒng)12345答案

2.某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。如圖甲是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已在圖中給出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。12345答案(1)小車的加速度大小為

m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

2.8612345答案

12345答案b

12345答案

(3)該同學(xué)從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙剪開分成幾段，將這些紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在坐標(biāo)系中，如圖丙所示，最后將紙帶上端中心連起來，于是得到v-t圖像，用該圖像探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律是否可行？

(選填“可行”或“不可行”)。

12345答案可行12345答案因?yàn)榧垘У拈L(zhǎng)度除以時(shí)間是這一段的平均速度，而平均速度可看成中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因?yàn)榧艉竺織l紙帶對(duì)應(yīng)的時(shí)間都是0.1

s，所以可以用紙帶的長(zhǎng)度代替速度，所以此方案可行。12345答案3.(2022·遼寧卷·12)某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間間隔Δt。(1)除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要________(填“天平”或“刻度尺”)；

刻度尺12345答案該實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度，不需要天平測(cè)質(zhì)量；需要用刻度尺測(cè)量遮光帶(透光帶)的寬度，故需要刻度尺。12345答案(2)該同學(xué)測(cè)得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示；編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝

m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

1.512345答案

編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…12345答案(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝

(用d、Δt1、Δt2表示)；

12345答案

12345答案(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一條可能的原因：

。

光柵板受到空氣阻力的作用光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。12345答案4.利用如圖所示的裝置，某同學(xué)設(shè)計(jì)了DIS兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定斜面上運(yùn)動(dòng)滑塊的瞬時(shí)速度。(1)方法一：遮光板固定在滑塊中央，事先測(cè)定遮光板的寬度為L(zhǎng)(很窄)。當(dāng)滑塊經(jīng)過斜面上的B點(diǎn)時(shí)，固定在B點(diǎn)的光電門(圖中沒有畫出)測(cè)出遮光板經(jīng)過B點(diǎn)的時(shí)間為Δt，則遮光板經(jīng)過B點(diǎn)的速度為

。若滑塊不能視為質(zhì)點(diǎn)，則測(cè)得的速度與滑塊最右端到達(dá)B的速度相比______(填“偏大”“相等”或“偏小”)。

偏大12345答案

12345答案(2)方法二：將遮光板固定在滑塊最右端(對(duì)齊)，從斜面上靜止釋放滑塊，固定在B點(diǎn)的光電門測(cè)出遮光板經(jīng)過B點(diǎn)的時(shí)間為Δt，更換不同的遮光板寬度L并測(cè)出對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt。多次實(shí)驗(yàn)，則每次釋放滑塊

(填“一定”或“不一定”)從同一位置靜止釋放，測(cè)量多組數(shù)據(jù)后作出

圖像(對(duì)應(yīng)物理量字母)為一條不過原點(diǎn)的直線，且該