1.4实验：探究小车速度随时间变化的规律-【桂冠物理】2024届高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第1章 运动的描述 匀变速直线运动 1.4实验：探究小车速度随时间变化的规律 【考点预测】 1. 利用平均速度求瞬时速度 2. 利用逐差法求解平均加速度 3. 利用速度—时间图像求加速度 4.打点计时器的使用 5.频闪照相研究匀变速直线运动 【方法技巧与总结】 实验：探究小车速度随时间变化的规律 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、槽码、刻度尺、导线、交变电源． 2．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，下端挂合适的槽码，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． 3．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—时间图像求加速度 a．作出速度—时间图像，通过图像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 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，防止槽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． 5．误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差． (2)计数点间距测量有偶然误差． (3)作图有误差． 【题型归纳目录】 题型一：教材原型实验测速度和加速度 题型二：探索创新实验测速度和加速度 题型三：与光电门相结合测速度和加速度 题型四：频闪照相法测速度和加速度 【题型一】教材原型实验测速度和加速度 【典型例题】 例1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，实验装置如图1所示。    （1）下列说法中正确的是 (填字母)。 A．连接重物和小车的细线应与长木板保持平行 B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动 C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车 D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始 （2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为 m/s，(保留两位有效数字)并在图3中标出，其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。    （3）作图 并求得小车的加速度大小为 m/s2(保留三位有效数字)。 【方法技巧与总结】 1. 探究小车速度随时间变化关系的实验木板不需要将一端抬高。 2. 一定要区分计数点和打点计时器打出的实际的点。 3. 长度的单位要转换为国际单位米，注意结果保留几位有效数字还是保留几位小数。 练1．小华同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定在某处，在绳子拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图1所示。由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段。如图2所示，在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 （1）小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择 打点计时器，工作电压为 。 （2）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度、请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度（结果保留3位有效数字）并填入下表 。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 （3）根据v-t图像可知，小车运动的加速度为 m/s2（保留2位有效数字）。 【题型二】探索创新