1.4 实验一　研究匀变速直线运动（精讲）-2021年高考物理一轮复习学与练

实验一　研究匀变速直线运动 【考情分析】 1.正确使用打点计时器。 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 3.处理实验数据，测定匀变速直线运动的加速度。 【重点知识梳理】 1．实验目的 (1)练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 (2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)。 (3)测定匀变速直线运动的加速度。 2．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f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 ②工作条件 ③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”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s。 (2)匀变速直线运动的判断 ①沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。 ②利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v­t图象。若v­t图象是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。 3．实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片。 4．实验步骤 (1)放长木板：把带有滑轮的长木板平放在实验桌上(如图所示)。 (2)定打点计时器：把打点计时器固定在长木板的一端，将纸带穿过打点计时器限位孔。 (3)挂钩码：将小车停在靠近打点计时器的位置，用细绳一端连小车，另一端挂上适当的钩码。 (4)打点：先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动打点，小车停止运动后立即关闭电源。 (5)重复：换上新的纸带，重复实验两次。 5．数据处理 (1)计算速度 根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求各计数点瞬时速度： vA＝，vB＝，vC＝等。 (2)作v­t图象 建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，根据数据描点。画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点舍去。 (3)计算加速度 方法一：根据a＝，先求出各点的速度，作出v­t图象，计算图线的斜率即加速度。 方法二：根据a＝，将纸带数据分成时间相等的两大段，设图中相邻计数点的时间间隔是T，则a＝。 6．注意事项 (1)使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。 (2)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 (3)先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源。 (4)实验时要防止钩码落地，小车与滑轮碰撞。 (5)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)在画图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积上。使图象中的点尽量均匀分布在图线两侧。 【典型题分析】 高频考点一 实验原理与操作 例1.（2018·北京卷） 用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律． 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)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F…所示． 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，如图丙所示． 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： (1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________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)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v－t图象． (3)观察v－t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是____________________________________ __________________________________________________________________________________________． v－t图象斜率的物理意义是__________________________________________________． (4)描绘v－t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对