广东省广州市海珠中学2023届高考物理一轮复习讲义：实验1 研究匀变速直线运动

实验一 研究匀变速直线运动 一、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. 二、实验步骤 1.按照实验原理图所示实验装置,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.换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析. 三、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. 四、数据处理 1.目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定物体的运动性质等. 2.处理的方法 ①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. 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—时间图象求加速度 a.作出速度—时间图象,通过图象的斜率求解物体的加速度; b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度. 五、依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法 1.x1、x2、x3……xn是相邻两计数点间的距离. 2.Δx是两个连续相等的时间里的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2…. 3.T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). 4.Δx=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:只要小车做匀加速直线运动,它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等. ( 例1. ( ★★ )在 “ 测定匀变速直线运动的加速度 ” 的实验中,某同学的操作步骤如下,其中错误的步骤是_ 。 A.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器处先接通电源,再放开纸带 B.将打点计时器固定在平板上,并接好电源 C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上合适的 钩码 D.取下纸带 E.将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做加速运动 F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 _ _ 将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编 上序号G、H …… );实验步骤的合理顺序为:_ )【考点】实验步骤和数据处理 【解析】D中先断开电源,使计时器停止工作,再取下纸带;遗漏步骤G:换上新纸带重复实验三次。 【答案】 D G。换上新纸带重复实验三次 BEFCADG 【教学建议】 要理解实验的原理才能在较好的排列好实验步骤。 ( 例2. ( ★★ ) 如图1是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带 。 图1 (1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上相邻两点的时间间隔为_ 。 (2) A 、 B 、 C 、 D 是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,从图中读出 A 、 B 两点间距 x =_; C 点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字) 。 ) 【考点】纸带数据的处理 【解析】(1)打点计时器频率为50 Hz,周期T==0.02 s,故打相邻两点的时间间隔为0.02 s; (2)两相邻计数点间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s,由题图读出x=7.0 mm= 0.70 cm(注意估读).C点对应速度vC== cm/s=0.100 m/s。 【答案】(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s 【教学建议】 数据的处理时要注意单位换算和有效数字的位数。 ( 例3. ( ★★ ) 某同学利用如图2所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律 。 物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处) 。 从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图3所示.打点计时器电源的频率为50 Hz 。 图2 图3 ① 通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速 。 ② 计数点5对应的速度大小为_m/s,计数点6对应的速度大小为_m/s.(保留三位有效数字) ③ 物块减速运动过程中加速度的大小为 a =_m/s 2 。 ) 【考点】应用纸带分析物体运动特点 【解析】 (1)①从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差Δx≈2.00 cm,在6、7计