第一章 创新实验课01 研究匀变速直线运动-【高考领航】2023高考物理大一轮复习教师用书word（人教版）

实验基础知识 一、基本实验要求 1．实验目的 (1)练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况． (2)会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度． (3)利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v­t图象，根据图象求加速度． 2．实验原理图 3．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、复写纸片． 4．打点计时器的使用 (1)作用：计时仪器，交流电频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一次点． (2) (3)纸带上点的意义： ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置． ②通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况． ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔． 5．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)把小车停在靠近打点计时器处，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． 二、规律方法总结 1．分析物体的运动性质 设x1、x2、x3、x4…为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝常数，即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做匀变速直线运动． 2．利用逐差法求解物体运动的加速度 即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值a＝＝，即为物体的加速度． 3．利用平均速度求瞬时速度 vn＝＝. 4．利用速度－时间图象求加速度 (1)作出速度－时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度． (2)剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 5．注意事项 (1)平行：纸带、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：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． (5)作出速度－时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度． 6．误差分析 (1)小车运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起的系统误差． (2)纸带上计数点间距测量以及作v­t图象引起的偶然误差． 命题点一　实验原理与操作 　用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律． 图1 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2中A、B、C、D、E、F……所示． 图2 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3所示． 图3 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3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v­t图象． (3)观察v­t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是 ．v­t图象斜率的物理意义是 . (4)描绘v­t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Δt的要求是 (选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”). 解析：(1)需要用打点计时器作为计时的仪器，打点计时器使用交流电源；还需要用刻度尺测量长度． (2)如图所示． (3)做匀变速直线运动的物体的速度随时间均匀变化．由v­t图象的特点可知，斜率为加速度． (4)从理论上讲，可将Δt趋近于无穷小的平均速度作为瞬时速度．从实验角度看，Δx越小则速度的测量误差越大，测量结果越不准确． 答案：(1)A　C (2)见解析图 (3)小车的速度随时间均匀变化　加速度 (4)越小越好　有关 [题组突破] 1．研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可