第二章 匀变速直线运动
第一节 匀变速直线运动的特点
基础过关练
题组一 匀变速直线运动的理解
1.在匀变速直线运动中,下列说法正确的是( )
A.相同时间内速度的变化相同
B.相同时间内位置的变化相同
C.相同位移内速度的变化相同
D.相同位移内的平均速度相同
2.下列v-t图像中,表示质点做匀变速直线运动的是( )
题组二 实验探究匀变速直线运动的特点
3.在“探究小球沿倾斜直槽运动速度变化特点”的实验中,利用数字计时器得出小球经过光电门的瞬时速度后,以速度v为纵轴,以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示,在直角坐标系上一共描出了10个点。下列说法正确的是( )
①这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的v-t图像不可能为一条直线,而应为一条平滑的曲线
②这10个点中有8个点虽然不在一条直线上,但它们都在一条直线附近,只有F和B两点离这条直线太远
③在10个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I),有6个点不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
4.如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了对各个计数点间距离的测量结果。(单位:cm)
为了判断小车的运动是否为匀变速直线运动,该同学进行了以下计算。(单位:cm)
x2-x1 x3-x2 x4-x3 x5-x4 x6-x5 Δx的平均值
1.60 1.55 1.62 1.53 1.61 1.58
各位移差与平均值最多相差 cm,即各位移差与平均值最多相差 (用百分数表示),由此可得出结论: 。
题组三 匀变速直线运动特点的应用
5.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
图1
主要实验步骤如下:
a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔0.1 s选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。
图2
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5。
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。
图3
结合上述实验步骤,请你完成下列问题:
(1)在下列仪器和器材中,还必须使用的有 和 。(填选项前的字母)
A.电压合适的50 Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C(v3=0.86 m/s)对应的坐标点,并画出v-t图像。
(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是: 。根据v-t图像计算出小车的加速度a= m/s2(结果保留两位有效数字)。
(4)某同学测量了相邻两计数点间的距离:OA=7.05 cm,AB=7.68 cm,BC=8.31 cm,CD=8.95 cm,DE=9.57 cm,EF=10.20 cm,通过分析小车的位移变化情况,也能判断小车是否做匀变速直线运动。请你说明这样分析的依据是: 。
6.电磁打点计时器和电火花计时器都是计时仪器,当电源的频率为50 Hz时,这两种仪器打点的时间都为 s。某次实验时,物体的速度均匀增大,某同学得到了几条较为理想的纸带。他在每条纸带上按每5个点取一个计数点,即相邻两计数点之间的时间为 s,依打点的先后次序编号0、1、2、3、4、5。由于不小心,几条纸带都被撕断了。如图所示,请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答:
在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段,应该是 。
答案全解全析
第二章 匀变速直线运动
第一节 匀变速直线运动的特点
基础过关练
1.A 物体做匀变速直线运动时,其速度随时间均匀变化,则相同时间内的速度变化相同,相同时间内的平均速度不相等,故相同时间内的位置变化不同,A正确,B错误;物体做匀变速直线运动时,其加速度不变,由于速度变化,故通过相同位移所用时间不同,则速度变化不同,平均速度不同,C、D错误。
2.C A图中,质点的速度保持不变,说明质点做匀速直线运动,A错误。B图中,前一段时间,质点的速度均匀减小;后一段时间,质点的速度均匀增大,加速度发生变化,质点不做匀变速直线运动,B错误。C图中,质点的速度均匀变化,加速度保持不变,质点做匀变速直线运动,C正确。由速度-时间图像的斜率表示加速度可知,D图中,质点做加速度逐渐增大的加速运动,D错误。
3.B 实验存在误差,描出的点可能不在一条直线上,而偏离直线太远,则不属于误差,而是错误。若理想化,则这些点应在一条直线上,①③错误,②④正确。故选B。
4.答案 0.05 3.2% 在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移差相等,小车做匀变速直线运动
解析 由表格数据可知,各位移差的平均值为1.58 cm,x5-x4=1.53 cm,与平均值相差最多,为0.05 cm,即各位移差与平均值最多相差×100%≈3.2%,故得出结论:在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移差相等,小车做匀变速直线运动。
5.答案 (1)A C (2)图见解析 (3)小车速度随时间均匀变化 0.63 (4)做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间内的位移差是相等的
解析 (1)图中打点计时器工作时应使用50 Hz的交流电源,而不是直流电源,A正确,B错误;测量纸带上的点之间的距离时,还需要用到刻度尺,C正确;利用打点计时器可以记录时间,不需用秒表计时,D错误;实验用不到天平,因为不用测量质量,E错误。
(2)先画出计数点C对应的坐标点,然后将图中各点用直线连接。
(3)因为小车运动的v-t图线是一条直线,说明其加速度是不变的,故小车做匀变速直线运动。计算加速度时,需要在直线上取两个点,所取的点间距尽量大一些,小车的加速度为a= m/s2=0.63 m/s2。
(4)由于在匀变速直线运动中,任意两个相邻相等时间内的位移之差是相等的,故我们只需要验证这个运动中的位移是不是满足这个关系就可以。
6.答案 0.02 0.10 C
解析 打点计时器是一种计时仪器,电源频率为50 Hz时,打点间隔为0.02 s。每5个点取一个计数点,则相邻两计数点间的时间为5×0.02 s=0.10 s。由于物体的速度均匀增大,在连续相等时间内的位移之差应为一定值,可得x2-x1=Δx,x5-x2=3Δx。
由图中数据可知,
A段纸带:x2-x1=36.0 mm-30.0 mm=6.0 mm
B段纸带:x5-x2=48.1 mm-36.0 mm=12.1 mm
C段纸带:x5-x2=54.0 mm-36.0 mm=18.0 mm
D段纸带:x5-x2=60.2 mm-36.0 mm=24.2 mm
可见只有C段纸带满足x5-x2=3Δx,所以从A纸带上撕下的那段应是C段。
1(共7张PPT)
第一节 匀变速直线运动的特点
实验探究:匀变速直线运动的速度特点
1.实验器材
倾斜直槽、小球(直径为0.02 m)、光电门两个、数字计时器、坐标纸。
2.实验原理
(1)用数字计时器计算瞬时速度:小球直径D与经过光电门的时间t的比值是小球
经过光电门的平均速度,用该平均速度表示小球经过光电门的瞬时速度。
(2)用v-t图像探究小球的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标
系,用描点法作出小球的v-t图像,图线的斜率的绝对值表示加速度的大小,如果v-t
图像是一条倾斜的直线,说明小球在相等时间内的速度变化相等,加速度不变。
3.实验步骤
(1)如图所示,倾斜直槽放置在水平桌面上,把光电门B、C固定在倾斜直槽上。
(2)闭合电源开关,让小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放,用数字计时器采集
小球经过B、C两个光电门的时间和小球经过两个光电门之间的时间。
(3)改变光电门C的位置,重复上述操作过程,将多次测量获得的实验数据填入表格中。
4.实验数据处理
(1)计算小球经过光电门B、C的瞬时速度(用小球经过光电门的平均速度代替),即
v1= ,v2= 。
(2)以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴,小球经过光电门的速度v为纵轴,
根据表格中的数据,作出小球运动的v-t图像。
(3)观察得到的图线,分析小球的速度随时间的变化规律。
(4)探究结论:做匀变速直线运动的物体,在相等时间内的速度变化相等,加速度恒
定。
实验探究:匀变速直线运动的位移特点
1.实验器材
倾斜直槽(带刻度)、小球、频闪照相机
2.实验步骤
(1)把倾斜直槽放置在水平桌面上。
(2)将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放,用频闪照相机对小球的运动进行
拍照。
3.数据处理
(1)比较相邻的相等时间内的位移s1、s2、s3、s4和s5的大小(如图所示)。
(2)比较相邻的相等时间内的位移之差Δs1、Δs2、Δs3、Δs4的大小。
(3)探究结论:做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间内的位移之
差是相等的。
知识辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“ ”。
1.利用光电门测速,计算出的速度就是小球通过光电门时的瞬时速度。 ( )
2.小球从斜面上下滑的运动是匀变速直线运动,只要连续相等时间内的速度变化
相等的直线运动就是匀变速直线运动。 ( )
3.v-t图像中倾斜直线代表物体做匀变速直线运动。 ( )
4.利用光电门做实验时必须保证小球从斜面上同一点由静止释放。 ( )
计算出的是平均速度,认为平均速度等于瞬时速度。
√
√
√
