(讲义)第1章第4讲 实验1：研究匀变速直线运动的规律-2023版新高考物理【红对勾】大一轮复习讲与练全新方案

(1)足球从开始做匀减速直线运动到停下来 的位移为多大? (2)足球开始做匀减速直线运动的同时,该前 锋队员在边线中点处沿边线向前追赶足球, 他的起动过程可以视为从静止出发,加速度 为4 m/s2 的匀加速直线运动,他能达到的最 大速度为8 m/s,该前锋队员至少经过多长时 间能追上足球? 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第4讲 实验1:研究匀变速直线运动的规律 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 【实验目的】 1.练习正确使用打点计时器。 2.会利用打点纸带求匀变速直线运动的瞬时速 度、加速度。 3.会利用打点纸带探究小车速度。 【实验原理】 利用打点纸带记录运动物体在各时刻的位 置,通过研究各点的对应速度,确定物体的运动 性质和运动规律。 【实验器材】 电火花(电磁打点)计时器、一端附有滑轮 的长木板、小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、导 线、电源、墨粉纸盘(复写纸)。 【实验步骤】 1.仪器安装:按照下图实验装置图,把打点计时 器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好 电源。 2.把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下 边挂上合适的钩码,把纸带穿过打点计时器, 并把它的一端固定在小车的后面。放手后, 看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 3.把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源, 后放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时 器就在纸带上打下一系列的点。 4.断开电源,取下纸带,换上新纸带重复步骤3 三次。 5.从三条纸带中选择一条比较理想的(没有断 点、点迹清晰),舍掉开头一些比较密集的点 后对纸带测量和分析。 【数据处理】 1.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v t图像,若图像是一条 倾斜的直线,则物体做匀变速直线运动。 2.由纸带计算某点的瞬时速度 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vn= xn+xn+1 2T 来计算。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 024 第一章　运动的描述　匀变速直线运动　　　　　　　 3.利用纸带求物体加速度的方法 (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= x4-x1 3T2 ,a2= x5-x2 3T2 ,a3= x6-x3 3T2 ,然后取平均值,即a= a1+a2+a3 3 = x4+x5+x6-(x1+x2+x3) 9T2 ,即为物体的加 速度。 (2)分段法: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。 (3)图像法:利用vn= xn+xn+1 2T 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。 【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两侧。 【误差分析】 1.使用刻度尺测计数点间的距离时有误差。 2.作v t图像时出现作图误差。 3.电源频率不稳定,造成纸带上相邻两点的打 点时间间隔不完全相同。 4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度 变化造成误差。 在“研究匀变速直线运动的规律”实验 中,是否需要平衡摩擦力? 在利用逐差法求解加速度时,如果有奇 数段该如何处理? 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 实验要点考查 ［例1］ (改编)某探究小组的同学利用如 图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动, 图乙是