力学实验1：测定匀变速直线运动加速度 -备战2023高考物理实验知识讲解+突破训练（全国通用）

力学实验一：测定匀变速直线运动的加速度 1.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. 2.实验原理 图1 3.实验步骤 (1)按照如图1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，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. 4.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，防止钩码落地及小车与滑轮相撞. (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. 1.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)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. 2.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (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，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等. 【强化训练】 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 ①需要的实验操作有__________（多选）； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 ②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打计数点2时小车的速度大小为：__________（结果保留3位有效数字）。 2．（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图 （a）所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图； （b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。 ①部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C．将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D．把打点计时器固定在平板上 让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是： ________________________ （用字母填写） ②图（b）中标出的相邻两计数点的时间间隔T= ___________________ s ③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5= ________________ 。 ④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a= ______________ 。 3．用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： 0 1 2 3 4 5 6 0 507 1094 1759 2505 3329 4233 回答下列问题： （1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：______； （2）当时，该飞行器速度的大小______； （3）这段时间内该飞行器加速度的大小______（保留2位有效数字）。 4．某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为、、、、、。 ①写出小球在位置1的速度表达式___________。 ②要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式___________。 ③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是___________误差。（填“偶然”或“系统”） 5．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用