实验1 研究匀变速直线运动-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验1　研究匀变速直线运动 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1 纸带处理 1.分析物体的运动性质,测量相邻两计数点间的距离,计算相邻两计数点间的距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。 2.利用逐差法求解平均加速度 a1=,a2=,a3=⇒a= 3.利用平均速度求瞬时速度:vn==。 4.利用速度—时间图像求加速度 ①作出速度—时间图像,通过图像的斜率求解物体的加速度; ②剪下相邻计数点间的纸带,紧排在一起求解加速度。 5.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3……xn是相邻两计数点间的距离。 ②Δx是任意两个连续相等时间里的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2,…。 ③T是相邻两计数点间的时间间隔:T=0.02n(打点计时器的频率为50 Hz,n为两计数点间计时点的间隔数)。 ④Δx=aT2,因为T是恒量,做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量,所以Δx必然是个恒量。这表明:只要小车做匀变速直线运动,它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。 主题2 实验操作 1.按照实验原理图安装实验装置,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,接通电源,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。 主题3 注意事项 平行 纸带、细绳要和长木板平行 靠近 释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置 一先一后 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 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 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 纸带选取 选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点迹密集部分,选取适当的计数点 准确作图 在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位,仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线,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,个别偏差较大的点舍掉 知识训练·能力提升 能力点一　实验原理及操作 1.两种打点计时器的不同 (1)电磁打点计时器使用8 V以下,频率为50 Hz的低压交流电源,用振针打点,每隔0.02 s打一次点。 (2)电火花计时器使用“220 V　50 Hz”交流电源,电火花打点,每隔0.02 s打一次点。 2.计时点和计数点的比较 计时点是实际打出的点,两相邻计时点间的时间间隔为0.02 s;计数点是人们根据需要按一定的计时点个数选择的点,两个相邻计数点间的时间间隔由选择的计时点个数而定,如每5个点取一个计数点和每隔4个计时点取一个计数点,时间间隔都是0.1 s。 【典例1】(2021届山西运城模拟)某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动,他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,实验时得到一条纸带如图所示,他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点,在这点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清,他只测得AC长为14.56 cm,CD长为11.15 cm,DE长为13.73 cm。 (1)为了探究匀变速直线运动的规律,该同学所取的计数点个数　　　　。(填字母序号)  　　　　A.偏少　　　　　B.偏多　　　　　C.合适 (2)若小车是做匀变速直线运动,由该同学所测的实验数据,请你帮他求出:打C点时小车的瞬时速度vC=　　　　m/s,小车的加速度a=　　　　m/s2,A、B间的距离应为　　　 cm,打A点时小车的瞬时速度vA=　　　　m/s。(计算结果均保留3位有效数字)  【答案】(1)A　(2)0.986　2.58　5.99　0.470 【解析】(1)本实验根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,应多取一些数据,根据作差法求出加速度,再求平均值,而该同学只取两组数据,计数点偏少,故A项正确。 (2)由题意可知相邻的计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据匀变速直线运动中,在某段时间中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,得vC== m/s=0.986 m/s;由于A、C间的时间间隔2T=0.2 s,C、E间的时间间隔也为2T=0.2 s,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2,可以求出加速度的大小,a=,代入数据得a=2.58 m/s2;根据匀变速直线运动的推论有xm-xn=(m-n)aT2 ,xDE-xCD=Δx=2.58 cm,xCD-xAB=2Δx,所以xAB=xCD-