第一章 实验一 研究匀变速直线运动的特点(Word教参)-【状元桥】2022高考物理一轮总复习（新高考版）

(一)　研究匀变速直线运动的特点 一、实验目的 1．练习使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动． 2．掌握应用纸带数据判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)． 3．应用纸带数据测定匀变速直线运动的瞬时速度、加速度． 二、实验原理 1．实验原理图 2．两种打点计时器的比较 电磁打点计时器 电火花打点计时器 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 6 V以下的交流电源 220 V的交流电源 阻力来源 振针和纸带、纸带和限位孔间的摩擦，阻力较大 纸带自身运动与限位孔之间的摩擦，阻力较小 打点频率 与交流电源的频率相同，若频率为50 Hz，则每隔0.02 s 打一次点 3.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. 三、实验器材 电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、毫米刻度尺、导线、交流电源、复写纸片． 四、实验步骤 1．按照如图所示实验装置，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． 五、数据处理 1．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，即两连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动． 2．由纸带求物体运动速度的方法 根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，vn＝. 3．利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法 根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT 2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，即为物体的加速度．＝×＝，再算出a1、a2、a3的平均值a＝，a3＝，a2＝ 可见，在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间内的位移差，时间间隔为3T. (2)图像法 利用vn＝求出打各点时的瞬时速度，然后作出v－t图像，图像的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度． 六、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图像时出现作图误差． 3．电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同． 4．长木板表面粗糙程度不同，小车运动时加速度有变化造成误差． 七、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． 3．两先两后：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．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞． 5．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． 6．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． 7．准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条平滑直线，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侧． 题型一　教材原型实验 1．[实验原理与操作] 某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度． (1)请完成以下主要实验步骤：按图甲安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物________(选填“靠近”或“远离”)计时器下端；__________________________________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验． (2)图乙和丙是实验获得的两条纸带，应选取________(选填“乙”或“丙”)来计算重力加速度．在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和________________________． 解析 (1)为了使纸带打下的点多一些，竖直提起悬吊重物的纸带时应使重物靠近打点计时器下端，且应先接通电源，再释放纸带，使重物自由下落． (2)重物下落是匀加速运动，故应选“乙”来计算重力加速度；重物下落过程中系统受重力、空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦力等． 答案 (1)靠近　先接通