【物理】2019届二轮复习研究匀变速直线运动学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习研究匀变速直线运动学案（全国通用）

知识回顾 ‎1、判断物体运动状态的方法 沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1、x2、、、、，若在误差允许的范围内 ‎ 则说明物体做匀变速直线运动 ‎2、计数点速度的计算方法 利用平均速度等于中点时刻的速度来计算 如图所示 ‎ ‎ ‎3、测定匀变速直线运动的加速度的方法 ‎（1）逐差法测定加速度 ‎ ‎ ‎（2）测出各计数点的速度，画出v-t图像，通过求斜率得出物体运动的速度 例题分析 ‎【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如下图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.‎ ‎(1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为v1＝ cm/s，v2＝ cm/s，v3＝ cm/s，v4＝ cm/s，v5＝ cm/s.‎ ‎(2)在平面直角坐标系中作出速度－时间图象．‎ ‎(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．‎ ‎【答    案】 (1)16.50　21.40　26.30　31.35　36.30　 (2)如图所示 ‎(3)根据小车运动的v－t图象是一条向上倾斜的直线，可判断小车运动的速度是随时间均匀增加的．‎ ‎【解    析】 (1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s．对应各点的速度分别为：‎ v1＝＝ cm/s＝16.50 cm/s，‎ v2＝＝ cm/s＝21.40 cm/s，‎ v3＝＝ cm/s＝26.30 cm/s，‎ v4＝＝ cm/s＝31.35 cm/s，‎ v5＝＝ cm/s＝36.30 cm/s.‎ ‎【例2】.如图所示，某同学在做“研究小车速度随时间变化的规律”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T＝0.10 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.(得数保留两位有效数字)‎ ‎(1)求计数点3的瞬时速度的大小．‎ ‎(2)作出小车运动的速度－时间图象，由图象求小车运动的加速度．‎ ‎【答    案】 (1)0.86 m/s ‎(2)‎ ‎【解    析】 (1)计数点3的瞬时速度 v3＝＝ m/s≈0.86 m/s.‎ ‎(2)同理可求 v1＝＝ m/s≈0.74 m/s.‎ v2＝＝ m/s≈0.80 m/s.‎ v4＝＝ m/s≈0.93 m/s.‎ v5＝＝ m/s≈0.99 m/s.‎ 以纵轴表示速度，以横轴表示时间，描点连线如图所示．‎ 由图象可以看出，小车的速度随时间均匀增加，其运动的加速度可由图线求出，即a＝≈0.63 m/s2(0.62 0.64 m/s2均可)‎ 专题练习 ‎1 . 研究小车匀变速直线运动的实验装置如下图1所示，纸带上计数点的间距如图2所示，每相邻两计数点间的时间间隔为T.‎ ‎①打计数点4对应的瞬时速度大小计算式为v4＝ ．‎ ‎②为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝ ．‎ ‎【答案】 ；‎ ‎【分析】‎ 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点4的瞬时速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车的加速度．‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．学 ‎ ‎2 . 某物理研究性学习小组在探究“带风帆的玩具小车所受阻力与小车运动速度的关系”时，他们进行了以下实验探究：‎ ‎⑴猜想：①f与车速度v无关； ②；  ③。‎ ‎⑵探究步骤：‎ ‎①将质量m=400g的带风帆的玩具小车、已连接好电源的打点计时器和纸带按如图甲所示安装在光滑倾斜的长木板上；‎ ‎②接通打点计时器的电源（电源的频率为50H ），使玩具小车从静止开始加速运动，经足够长的时间关闭电源；‎ ‎③改变长木板的倾角，重复以上步骤，记录实验数据如下表所示。‎ 请你根据以上探究帮助他们完成下列问题：（所有要填的数据均保留2位有效数字）‎ ‎(Ⅰ)图乙是倾角时打出的一条纸带，通过计算完成表中对应的小车速度 v2= m/s；‎ ‎（Ⅱ）根据表中所提供的数据，在图丙中画出符合猜想结论的图线 ，根据图线求出比例系数k= ；‎ ‎（Ⅲ）当倾角时，小车匀速运动的速度v6= m/s。‎ ‎【答案】1.2;0.59-0.61;5.7-5.9;‎ ‎（I）图乙是倾角的一条打点纸带，纸带上右边三段位移表示小车做匀速运动，则小车匀速运动时的 速度 ‎（II）通过观察表中的实验数据，得到小车的速度与之比为：‎ ‎，故可得小车的速度与小车的重力沿斜面向下的分力成正比，而小车匀速下滑时阻力与小车的重力沿斜面向下的分力相等，则得到小车所受阻力与速度大小成正比，故，即描点，如图所示．‎ 比例系数即图像的斜率；‎ ‎（III），当时；‎ ‎3 . 某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,如图所示,其相邻点间的距离分别为AB=3.62cm，BC=4.38cm，CD=5.20cm，DE=5.99cm，EF=6.80cm，FG=7.62cm，每两个相邻的计数点的时间间隔为0.10s。‎ ‎（1）打点计时器采用的是 电源.(选填“交流”或“直流”)‎ ‎（2）计算出打下B点小车的瞬时速度 ‎ ‎（3）用逐差法求出小车运动的加速度= （保留两位有效数字）‎ ‎【答案】交流；0.40；0.80；‎ ‎【点睛】‎ 逐差法注意不要用相邻的两个相减，那样最终只剩第一个和最后一个数据，是一种错误的做法．‎ ‎4 . 在 “研究匀变速直线运动”的实验中，电磁打点计时器使用 （选填“直流”或“交流”）电源，它每隔0.02s打一次点．图示是实验得到的一条点迹清晰的纸带，A、B、C、D为四个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻两个计数点间的时间间隔是 s．经测量知道AB＝2.20cm，BC＝3.80cm，根据以上数据，可知打点计时器打下B点时物体的速度等于 m/s．‎ ‎ ‎ ‎【答案】．交流， 0.10，0.30‎ ‎【点睛】‎ 此题关键是知道匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度；故要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．学 ‎ ‎5 . 在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中：‎ ‎（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 。（填仪器前符号）‎ A．电压合适的50H 交流电源    B．电压可调的直流电源    C．刻度尺    D．秒表      E．天平 ‎（2）图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，图乙是 （填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是 （填“交流4 6 V” “交流220 V”或“四节干电池”）。 ‎ ‎（3）实验过程中，下列做法正确的是 ．‎ A．先接通电源，再使纸带运动 B．先使纸带运动，再接通电源 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 在某次实验中，打点计时器打下如图所示的一条点迹清晰纸带．已知打点计时器使用的交流电频率为50H ，相邻两计数点间还有四个打点未画出．‎ ‎（4）由纸带上的数据可知：相邻两个计数点间所对应的时间T= s；‎ ‎（5）打E点时物体的速度vE= m/s；（结果保留两位有效数字）；‎ ‎（6）物体运动的加速度a= m/s2（结果保留两位有效数字）；‎ ‎（7）如果当时交变电流的频率是f=45H ，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”）．‎ ‎【答案】AC，电火花交流220 VAD，0.1，0.25，0.30，偏大 ‎（5）E点的瞬时速度为：=0.25m/s，‎ ‎（6）根据△x=aT2，运用逐差法得：a==0.30m/s2．‎ ‎（7）如果当时交变电流的频率是f=45H ，则测量周期偏小，根据a=知，加速度测量值偏大．‎ ‎【点睛】‎ 根据实验的原理确定测量的物理量，从而确定所需的器材．‎ 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出E点的速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，求出加速度．‎ ‎6 . 某同学用如图甲所示装置测量木板与水平轨道间的动摩擦因数。木板上固定两个完全相同的遮光条M、N，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计A和质量为m0的重物B相连，重力加速度为g，滑轮质量、摩擦不计。‎ ‎(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则遮光条的宽度d= cm。‎ ‎(2)本实验中先测出木板、遮光条的总质量m，两遮光条间的距离L，实验过程中弹簧测力计示数为F，遮光条N、M先后经过光电门的时间为t1、t2，则遮光条N、M通过光电门时的速度分别为 、 ，木板与水平轨道间的动摩擦因数μ= 。(本小题各问均用题中所给符号表示)‎ ‎【答案】0.155(0.150也得分)  ‎ ‎【解析】‎ ‎7 . 某同学为了测量一物块沿斜面下滑的加速度，设计了如图1所示的实验装置。斜面上安装有甲、乙两个光电门，乙光电门固定在靠近斜面底端处，甲光电门的位置可以调节。在滑块上装有一遮光片，让滑块从斜面上某一点由静止下滑，分别通过两个光电门，由与光电门连接时的计时器记录物块上的遮光片从甲光电门运动到乙光电门所用的时间t。改变甲光电门的位置进行多次测量，并用刻度尺测量甲、乙两光电门之间的距离s，记下相应的时间t值。根据测得的s及相应的时间t，求出，作出图象如图2所示。‎ ‎（1）根据图象，求得物块沿斜面下滑的加速度大小为 （保留2位有效数字）。‎ ‎（2）若斜面的长为L，斜面体的高为h，重力加速度为g，结合测得的物块沿斜面下滑的加速度a，可求得物块与斜面的动摩擦因数为 （用字母表示）。‎ ‎（3）若遮光片的宽度为0.5cm，则遮光片每次通过乙光电门的时间约为 s（结果保留2位有效数字）。‎ ‎【答案】2.0；； ‎ ‎8.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s，试完成下面问题．‎ ‎(1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以直接得到的物理量是 ．‎ A．时间间隔 B．加速度 C．瞬时速度 D．平均速度 ‎(2)根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的时刻的瞬时速度进行计算并填入表中．求出4点对应的时刻的瞬时速度．(要求保留3位有效数字)‎ ‎(3)在如图所示的直角坐标系中作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．‎ ‎(4)由图象求出小车的加速度a＝ m/s2.‎ ‎【答    案】 (1)A　(2)0.314　(3)见解析图 ‎(4)0.495‎ ‎【解    析】 (1)瞬时速度、平均速度和加速度都是计算出来的．由纸带可以直接得到的物理量是时间间隔，选A.‎ ‎(2)4点对应的时刻的瞬时速度 v4＝ m/s≈0.314 m/s.‎ ‎(3)描点作图 ‎(4)根据图象得：‎ a＝＝ m/s2＝0.495 m/s2.‎ ‎9.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 H ，记录小车运动的一段纸带如下图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出．‎ ‎(1)由纸带提供的数据求出打下点C、E时小车的速度，填入下表：‎ ‎(2)根据表中的数据，在下图中作出小车运动的v－t图象：‎ ‎(3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为 m/s2.‎ ‎【答    案】 (1)0.35　0.55‎ ‎(2)‎ ‎(3)1.0‎ ‎【解    析】 (1)vC＝BD＝＝＝0.35 m/s；‎ vE＝DF＝＝＝0.55 m/s.‎ ‎(2)画出的v－t图象应为一条倾斜的直线，如下图所示：‎ ‎(3)由图象的斜率可求得加速度a＝＝1.0 m/s2. 学 ‎ ‎10.某同学用如下图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系：‎ ‎ ‎ ‎(1)电磁打点计时器接 电源(填“低压直流”、“低压交流”或“220 V交流”)．‎ ‎(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先 再 ．(填“接通电源”或“放开小车”)‎ ‎(3)若所接电源的频率是50 H ，则每隔 秒打一个点．‎ ‎(4)图乙是绘出的小车速度—时间关系图线，根据图线求出小车的加速度为a＝ m/s2‎ ‎.(保留三位有效数字)‎ ‎【答    案】 (1)低压交流　(2)接通电源　放开小车　(3)0.02　(4)0.682‎ ‎【解    析】 (1)电磁打点计时器接低压交流电源．‎ ‎(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车．‎ ‎(3)若所接电源的频率是50 H ，则每隔0.02 s打一个点．‎ ‎(4)在v－t图象中图线的斜率表示加速度即a＝≈0.682 m/s2.‎