第1章 第3讲 实验：研究匀变速直线运动（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第三讲　实验：研究匀变速直线运动 [把握经典实验方案] 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 ①不需要平衡摩擦力。 ②不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 二、认识“两种仪器” 两种计时仪器 电磁打点计时器 电火花计时器 结构图 工作条件 4-6V左右交流电源 220 V交流电源 作用 计时仪器，接频率为50 Hz交变电流，每隔0.02 s打一次点 计时点和计数点 计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定 三、核心关键——数据处理 1．由纸带判断物体做匀变速运动的方法 如图所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2．由纸带求物体运动速度的方法 匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，即vn＝。 3．利用纸带求物体加速度的两种方法 用逐差法求加速度 即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1＝、a2＝、a3＝，再算出平均值，即a＝ 用图像法求加速度 即先根据vn＝求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v-t图像，图线的斜率即物体运动的加速度 [融通多彩实验方案] 鲁科版新教材——测量小车的瞬时速度 实验装置图 　 [要点解读] (1)本实验小车沿倾斜木板加速运动的动力是小车重力沿斜面向下的分力。 (2)本实验可避免因细绳与木板不平行引起的误差。 [归纳共性实验关键] 1．不变的实验原理 用小车拖着一条纸带加速运动，通过分析纸带上的点记录的信息计算小车运动速度及变化规律。 2．必备的实验器材 长木板、打点计时器、纸带、小车、U形夹、毫米刻度尺。 3．通用的数据处理方法 (1)计数周期：T＝5×0.02 s＝0.1 s。 (2)计数点的速度：vn＝。 (3)加速度的计算方法：逐差法、图像法。 4．共同的注意事项 (1)实验中先接通电源，后让小车运动，实验完毕应先断开电源后取纸带。 (2)小车到达长木板末端前应让小车停止运动，防止小车落地和小车与滑轮相撞。 (3)选纸带时应选点迹清晰的，且舍去打点密集部分。 (4)注意区别计时点和计数点，明确计数点间的时间间隔。 (5)作图像时，纵、横坐标轴单位的选取要适当，同时注意连线的原则。 5．相近的误差分析思路 (1)木板的粗糙程度不同引起的误差。 (2)电源频率不稳引起的误差。 (3)测量纸带上的打点位移有误差。 (4)在坐标纸上描点、作图时引起误差。 　考法一　实验原理与操作 1．在研究匀变速直线运动过程中，某同学用一端装有定滑轮的长木板、小车、打点计时器(频率为50 Hz)、钩码、纸带、细线组成如图甲所示的装置，用钩码拉动小车，使其做匀变速直线运动，得到如图乙所示的一条纸带，纸带中相邻两个计数点之间有四个点未标出。 某同学操作实验步骤如下，有错误或不需要的步骤是：___________________________。 A．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路 B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 C．适当抬高长木板的左端，在不挂钩码的情况下，轻推小车，小车能匀速运动 D．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 E．将小车移至靠近打点计时器处 F．先释放纸带，再接通打点计时器 解析：其中不需要的步骤是C，本实验研究的是匀变速直线运动，是否存在摩擦阻力，对实验没有影响，只要加速度恒定即可；错误的步骤是F，实验时，不能先释放纸带，再接通打点计时器，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，所以应该先接通电源，再释放纸带。 答案：不需要的步骤是C，错误的步骤是F 2．(1)某同学用电磁打点计时器测匀变速直线运动的加速度，电磁打点计时器的工作电源为______(填写字母)。 A．220 V的交流电 B．6 V以下的交流电 C．220 V的直流电 D．6 V以下的直流电 (2)实验中打点计时器每隔0.02 s打一个点，打出的纸带如图所示，则可大致判断小车做__________(选填“匀速”或“匀变速”)直线运动，这是因为____________________