第1章 实验1 测量做直线运动物体的瞬时速度-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版，鲁湘共用）

实验1　测量做直线运动物体的瞬时速度 一、实验目的 1.练习正确使用打点计时器,学会利用纸带上的点测瞬时速度。 2.通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,分析物体的运动性质。 二、实验原理 1.实验原理图 2.打点计时器的原理 (1)电磁打点计时器使用约8 V的低压交流电源,电火花计时器使用220 V交流电源(f=50 Hz,T=0.02 s)。 (2)每打两个点的时间间隔为0.02 s,一般每五个点取一个计数点,则时间间隔为Δt=0.02×5 s=0.1 s。 3.瞬时速度的求法 根据匀变速直线运动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来计算。 三、实验器材 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源等。 四、实验步骤 1.按照实验原理图,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,细绳绕过定滑轮,下端挂适量的槽码,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.在小车运动到定滑轮前停住小车,关闭打点计时器,断开电源,取下纸带。 5.换纸带反复做三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 五、数据处理 1.利用平均速度求瞬时速度:vn=。 2.分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质,若物体做匀变速直线运动,则应满足Δx=x2-x1=x3-x2=…=aT2。 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=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v-t图像,用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 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。 七、注意事项 1.平行:纸带、细绳要和长木板平行。 2.两先两后:实验中应先接通电源,后放开小车;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,防止槽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产生的影响,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.小车从靠近打点计时器位置释放。 考点一　基础性实验 [例1] (2021·山东滨州检测)如图所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的频率f=50 Hz,其中x1=7.05 cm,x2=7.68 cm,x3=8.33 cm,x4=8.95 cm,x5=9.61 cm,x6=10.26 cm。 (1)下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。(结果保留3位有效数字) 位置 B C D E F 速度/(m·s-1) 0.737 0.801 0.994 (2)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度—时间图线。 (3)根据画出的速度—时间图线计算出小车的加速度a=　　　 m/s2。(结果保留2位有效数字)  (4)如果当时电源中交变电流的频率是f=49 Hz,而做实验的同学并不知道,由此引起的误差将使加速度的测量值比实际值偏　　　　(选填“大”或“小”)。  解析:(1)vD= = m/s =0.864 m/s vE== m/s =0.928 m/s。 (2)描点画图如图所示。 (3)a=≈0.64 m/s2。 (4)实际频率变小,则打点周期变大,若仍按T=0.02 s算,则导致测量值比实际值偏大。 答案:(1)0.864　0.928　(2)图见解析　(3)0.64 (4)大 处理数据应注意的四点 (1)时间间隔:“相邻两个计数点间有四个点”或“每5个点取一个计数点”的含义:相邻计数点间的时间间隔为0.1 s(50 Hz交流电源)。 (2)单位换算:本实验长度测量数据一般是“厘米”,要换算成“米”。 (3)有效数字:按有效数字的要求取计算结果。 (4)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。 1.[实验原理与实验操作] 某同学用如图甲所示的装置探究小车做匀变速直