第一章 实验一　研究匀变速直线运动（知识讲解）-2021锁定高考物理一轮总复习（Word）

【实验一】　研究匀变速直线运动 实验要点·梳理归纳 —————————理清实验要点　把握实验细节————————— 一、实验原理 1. 打点计时器 (1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率为f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点． (2)工作条件 2. 处理纸带数据时区分计时点和计数点 计时点是指打点计时器在纸带上打下的点，计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”的取点方法是一样的． 二、实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 三、实验过程 1. 按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源． 2. 把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，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. 把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车． 4. 小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带． 5. 换纸带重复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 四、数据处理 1. 由实验数据得出v－t图象 (1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点． (2)作一条直线，使同一次实验得到的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侧，这条直线就是本次实验的v－t图线，它是一条倾斜的直线，如图所示． 2. 由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析： (1)直接分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化． (2)通过函数关系进一步知，既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化． 五、注意事项 1. 纸带和细绳要和木板平行，小车运动要平稳． 2. 实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带． 3. 要防止钩码落地和小车与滑轮相撞． 4. 小车的加速度适当大些可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在长约50 cm的纸带上清楚地打出6～7个计数点为宜． 六、误差分析 1. 根据纸带测量的位移有误差． 2. 电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等． 3. 纸带运动时打点不稳定引起测量误差． 4. 用作图法作出的v－t图象并不是一条直线． 5. 木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度． 实验考点·分类展示 —————————细划实验考向　明确核心考点————————— |考点1|　实验原理与操作 　　(2019·全国Ⅰ卷)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是 A 点，打出C点时物块的速度大小为 0.23 m/s(保留2位有效数字)；物块下滑的加速度大小为 0.725 m/s2(保留3位有效数字)． 解析　分析可知，物块沿倾斜长木板做匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A到E，间隔越来越大，可知，物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A点；在打点计时器打C点瞬间，物块的速度vC＝ m/s2＝0.725 m/s2.＝ m/s＝0.23 m/s；根据逐差法可知，物块下滑的加速度a＝＝ |考点2|　实验数据处理与误差分析 　　(2019·陕西西安模拟)在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，如图甲所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，而相邻计数点间还有4个点未画出．打点计时器所接电源频率为50 Hz. 　 (1)根据 相邻相等时间间隔内的位移差相等 可以判定小车做匀加速运动． (2)根据运动学有关公式可求得vB＝ 1.38 m/s，vC＝ 2.64 m/s，vD＝ 3.90 m/s. (3)利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的v－t图线(以打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝ 12.6 m/s2.答案见解析图 (4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 0.25 m/s，则此速度的物理意义是 打点计时器打下计时点A时纸带对应的速度 ． 解析　(1)由纸带上的点可以看出xAB＝7.5 cm，xBC＝20.1 cm，xCD＝32.7 cm，xDE＝45.3 cm，xDE－xCD＝xCD－xBC＝xBC－xAB＝12.6 cm，相邻相等时间间隔内的位移差相等，所以小车做匀加速直线运动