第1章 实验1 研究匀变速直线运动-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(新高考·湖北专用)

实验一　研究匀变速直线运动 1．实验目的 (1)练习正确使用打点计时器，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瞬时速度、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＝等。 ，vC＝，vB＝ (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)直线：使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。 (2)释放：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 (3)两先两后：先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时先断开电源，后取下纸带。 (4)防碰撞：实验时要防止钩码落地，小车与滑轮碰撞。 (5)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。 (6)准确作图：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。 教材原型实验 1．(2021·重庆新高考适应性考试)某小组用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，该打点计时器电源的频率为50 Hz，在打好的纸带上每5个点标记一个计数点，标记结果如图所示。A、B、C、D为连续选择的计数点，其位置分别为20.0 mm、34.0 mm、53.0 mm和77.0 mm。则 (1)图中相邻两计数点的时间间隔是________ s； (2)打B点时小车的速度大小是________ m/s； (3)小车运动的加速度大小是________ m/s2。 [解析]　(1)打点计时器的打点周期为T＝＝0.02 s，相邻计数点之间的时间间隔t＝5T＝0.1 s。＝ (2)匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以B点速度为vB＝＝0.165 m/s。＝ (3)根据逐差法求解加速度a＝ m/s2＝0.5 m/s2。＝ [答案]　(1)0.1　(2)0.165　(3)0.5 2．研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示，其中斜面倾角θ可调。打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图(b)所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。 (a) (b) (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带。 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。 C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。 D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔。 上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)。 (2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______ s。 (3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________。 (4)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＝________。 [解析]　本题是研究小车做匀变速直线运动的实验，根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度及利用逐差法求