第一章 实验一 研究匀变速直线运动的特点-(教参 练习)2023高考物理一轮复习【高考前沿】

实验一　研究匀变速直线运动的特点 一、实验目的 1．练习正确使用打点计时器，学会利用打点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．掌握使用速度—时间图像求加速度的方法． 4．掌握使用逐差法计算匀变速直线运动加速度的方法． 二、实验原理 1．实验原理图 2．打点计时器 (1)电磁打点计时器：约8 V交流电源． (2)电火花计时器：220 V交流电源． (3)当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一次点．若交流电的频率变化，对应打点时间间隔也会发生变化． 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”的取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s． 4．匀变速直线运动的判断 (1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动． (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图像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动． 5．由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度vn＝来计算． 6．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＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度． 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”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T. (2)图像法 利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v­t图像，用v­t图像的斜率求物体运动的加速度． 三、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． 四、实验步骤 1．按实验原理图所示的实验装置，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，细绳跨过滑轮，下端挂适量的钩码，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．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 五、数据处理 1．利用图像法求加速度 (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v­t图像，它是一条倾斜的直线，如图所示． (3)求出v­t图像的斜率，则a＝k＝. 2．逐差法求加速度 根据Δx＝aT2对纸带进行分段，计算加速度．若纸带上计数段为偶数，直接分为前后两段计算；若纸带计数段为奇数，可以舍掉首段或中间一段进行计算． 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v­t图像并不是一条直线． 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． 七、注意事项 1．平行：纸带和细绳要和木板平行． 2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带． 3．防止碰撞：在到达长木板的末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞． 4．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． 5．准确作图：在坐标纸上，纵、横坐标轴选取合适的单位(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． [教材原型实验] [例1]　如图所示中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的计时仪器．光电计时器像打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图丙所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时，光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间．某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，做了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度均为L＝5 mm，将此U形遮光板装在小车上，让小车做匀变速直线运动通过静止的光电计时器，实验时测得两次遮光时间分别为Δt1＝0.10 s，Δt2＝0.05 s，从第一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间t＝1 s，则： (1)图乙是________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器，电源采用的是________(选填“交流4～6 V”或“交流22