2024届高考物理复习学案 第一章第四节实验研究匀变速直线运动的规律

2024届一轮复习物理教学案 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第1章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第4讲 实验 研究匀变速直线运动 预习学案 【学习目标】 1．会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。 2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 【知识回顾】 一、打点计时器 1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 2．结构 (1)电磁打点计时器(如图) (2)电火花计时器(如图) 3．工作条件：电磁打点计时器： 4-6V 交流电源 电火花计时器：220V交流电源 二、实验：研究匀变速直线运动 1．实验原理(如图所示) 2．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、交流电源。 3．实验过程 (1)按照实验装置，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)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。 4．数据处理 (1)求物体的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝。 ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝。 ③利用速度—时间图象求加速度 作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度。 (2)依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离。 ②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2… ③若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。 ④Δx＝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。 4．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要与长木板平行。 (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，后取下纸带。 (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：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，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)小车从靠近打点计时器位置释放。 【预习自测】 1．某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究.物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出.在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是______点。在打出C点时物块的速度大小为________ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s2(保留2位有效数字)。 答案　A　0.233　0.75 解析　根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点.根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔T＝5× s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2. 2．小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图甲所示的一条纸带(每两个点间还有4个点没有画出)。打点计时器的电源频率为50 Hz。 甲 乙 (1)根据纸带上的数据，计算E点时小车的瞬时速度并填入表中。 位置 A B C D E v/(m·s－1) 0.61 0.81 1.00 1.18 (2)小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图像。请你根据v－t图像判断小车做的是__________(填写序号) A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动 C.非匀变速直线运动 (3)根据纸带上的数据值，求得小车的加速度大小是 m/s2(保留2位小数). 答案　(1) 1.39　(2)B　(3) 1.93 m/s2 解析　(1)相邻两点间的