专题01 探究匀变速直线运动—备战2022年高考物理实验专题强化训练

专题一 探究匀变速直线运动 知识点一、基本要求 1.实验目的： （1）练习正确使用打点计时器 （2）会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度 （3）会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v--t图象，根据图象求加速度 2.实验原理： 从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间，量出相邻计数点间的距离，利用平均速度求出瞬时速度；计算相邻计数点距离只差 ，看其是否是一个常数来确定运动性质 3.实验器材 计时器、一段附有滑轮的长木板 小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线 电源、复写纸 电磁打点计时器 电火花计时器 打点方式 振针振动，利用复写纸在纸带上留下点迹 利用火花放电，在纸带上打出点迹 工作电压 6V以下的交流电 220V的交流电 打点频率 与交流电的频率相同，若频率为50Hz，则每隔0.02s打一个点 阻力来源 振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦，阻力较大 阻力来自纸带本身的运动而不是打点计时产生的，阻力较小，实验误差小 4.实验步骤 （1）按照实验装置图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源 （2）把一细线系在小车上，细线绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面 （3）把小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带 （4）小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带 （5）换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析 知识点二、数据处理 1.运动情况 2.利用逐差法求平均加速度 3.利用平均速度求瞬时速度： 4.利用速度--时间图象求加速度：作出速度--时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度 知识点三、误差分析 1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差 2.作v--t图象时出现作图误差 3.电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同 4.长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差 知识点四、注意事项 1.平行：纸带、细绳要和长木板平行 2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置 3.一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 4.减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集 5.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点 6.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两则 题型一、对实验装置及误差的考查 【经典例题1】（2016年天津卷）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动 ①实验中必要的措施是 A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力 ②他实验时将打点计时器接到频率为50HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）；s1=3.59cm；s2=4.41cm；s3=5.19cm；s4=5.97cm；s5=6.78cm；s6=7.64cm； 则小车的加速度a= m/s2（要求充分利用测量数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB= m/s；（结果均保留两位有效数字） 【答案】①AB ②0.80 0.40 【解析】①实验时，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，选项A正确；实验时要先接通电源再释放小车，选项B正确；此实验中，没有必要使小车的质量远大于钩码的质量，选项C错误；此实验中不需要平衡小车与木板间的摩擦力，选项D错误；故选AB。 ②两点间的时间间隔T=1s,由逐差法可得 打点计时器在打B点时小车的速度. 【变式训练1】某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。 ①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。 ②计数点5对应的速度大小为 m/s，计数点6对应的速度大小为 m/s。（保留三位有效数字）。 ③物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）。 答：①6；7 (或7；6) ②1.00；1.20 ③2.00；偏大 解析：①根据匀加速直线运动的推论