創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課01

測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度一、實(shí)驗(yàn)基本技能1．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(huì)利用紙帶上的點(diǎn)測(cè)瞬時(shí)速度．(2)研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，會(huì)利用紙帶計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)C2．實(shí)驗(yàn)原理(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用8V以下低壓交變電源，電火花計(jì)時(shí)器使用220V交流電．(50Hz

0.02s)②每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則時(shí)間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s.(2)原理裝置圖①不需要補(bǔ)償阻力．②不需要滿足懸掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．(3)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷①若物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移之差Δx為一恒量，即Δx＝aT2，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．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(dòng)的v-t圖像，若圖像是一條傾斜的直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．(4)瞬時(shí)速度的求法：平均速度法．(5)加速度的求解方法：“逐差法”求加速度，然后取平均值；

“圖像法”．3．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(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙．4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照實(shí)驗(yàn)原理圖，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無滑輪的一端，接好電源．(2)把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛適量的槽碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面．(3)把小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車．(4)小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶．(5)換紙帶反復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析．2．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)間間隔內(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＝0.02ns(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù))．(4)Δx＝aT2，因?yàn)門是恒量，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度a也為恒量，所以Δx必然是個(gè)恒量．這表明：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．3．誤差分析(1)根據(jù)紙帶測(cè)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(dòng)時(shí)打點(diǎn)不穩(wěn)定引起測(cè)量誤差．(4)用作圖法作出的v-t圖像并不是一條直線．4．注意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行．(2)兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開小車；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶．(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)，防止槽碼落地和小車與滑輪相撞．(4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差產(chǎn)生的影響，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．用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．甲命題點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作C例

1主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次．b．選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t＝0)，然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中A、B、C、D、E、F……所示．乙c．通過測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖丙所示．丙結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有________和________(填選項(xiàng)前的字母)．A．電壓合適的50Hz交變電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝碼)(2)在圖丙中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出v-t圖像．解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交變電源，故選A，不選B；相鄰打點(diǎn)間的時(shí)間是已知的，故不選D；計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測(cè)量，故選C；由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，所以不需要天平(含砝碼)，故不選E.(2)C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為v3，連線時(shí)要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上．如圖所示．答案：(1)A

C

(2)圖像見解析(3)小車的速度隨時(shí)間均勻變化加速度(4)越小越好有關(guān)[對(duì)點(diǎn)演練]1．(2022·東北師大附中等六校聯(lián)考)研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)．紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖(b)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，計(jì)數(shù)點(diǎn)O至其它各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離為xi(其中i＝1、2、3……)．(1)(多選)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下，其中正確的有__________．A．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔B．必須抬高木板右端，補(bǔ)償阻力C．將小車尾部與紙帶相連，小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近D．先釋放小車，后接通電源(2)用x3、x5和T表示計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)應(yīng)的小車速度大小為v4＝__________．(3)用x3、x6和T表示小車加速度的大小為a＝__________．如圖甲所示的是一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50Hz.命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析C例

2(1)根據(jù)________________可以判定小車做勻加速運(yùn)動(dòng)．(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s.(3)利用求得的數(shù)值在圖乙坐標(biāo)系中作出小車的v-t圖線(以打A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí))，并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2.(4)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是________m/s，則此速度的物理意義是________________________________________________________________________．(4)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是零時(shí)刻的速度，為0.12m/s，此速度的物理意義是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)A時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度．答案：(1)相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等(2)1.38

2.64

3.90

(3)圖見解析12.6

(4)0.12打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)A時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度[對(duì)點(diǎn)演練]2．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50Hz，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20.0mm、34.0mm、53.0mm和77.0mm.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.答案：(1)0.1

(2)0.165

(3)0.5命題點(diǎn)三創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)C實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.滑塊在斜面上靠下滑力與摩擦力的合力獲得加速度.2.擋光片經(jīng)過光電門的平均速度作為滑塊速度.3.平均速度的大小與擋光片的長(zhǎng)度有關(guān)．1.物塊在斜面上靠下滑力與摩擦力的合力獲得加速度.2.由紙帶確定物塊的加速度.3.結(jié)合牛頓第二定律求動(dòng)摩擦因數(shù)．

實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新1.用滴水針頭替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶.2.小車在水平桌面上因摩擦做勻減速運(yùn)動(dòng).例

3s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為________m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為______．(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2)【解題方案】第1步：弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．第2步：理清實(shí)驗(yàn)原理：銅塊在斜面上勻加速下滑，符合動(dòng)力學(xué)模型．弄清運(yùn)動(dòng)情況和受力情況，測(cè)出運(yùn)動(dòng)位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，即可求出動(dòng)摩擦因數(shù)．第3步：制定數(shù)據(jù)處理方案：利用逐差法求加速度，再利用牛頓第二定律求動(dòng)摩擦因數(shù)．答案：0.43

0.32[對(duì)點(diǎn)演練]3．(實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新)(2020·江蘇卷)疫情期間“停課不停學(xué)”，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?，?shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．(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，________(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測(cè)出重力加速度．解析：(1)要測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣刃枰M量減小空氣阻力的影響，所以密度大、體積小的小鋼球最適合．(2)要完成實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)該將刻度尺豎直固定在墻上，安裝好三腳架，調(diào)整好手機(jī)攝像頭的位置；因?yàn)橄侣鋾r(shí)間很短，所以一定要先打開攝像頭開始攝像，然后再將小球從刻度尺旁靜止釋放，故順序?yàn)棰佗邰堍?答案：(1)小鋼球(2)①③④②

(3)9.61(9.50～9.70)(4)仍能4．(實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新)(2020·山東卷)2020年5月，我國(guó)進(jìn)行了珠穆朗瑪峰的高度測(cè)量，其中一種方法是通過使用重力儀測(cè)量重力加速度，進(jìn)而間接測(cè)量海拔高度．某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮。畬?shí)驗(yàn)步驟如下：回答以下問題：(1)當(dāng)木板的傾角為37°時(shí)，所繪圖像如圖乙所示．由圖像可得，物塊過測(cè)量參考點(diǎn)時(shí)速度的大小為