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

第三讲　实验：研究匀变速直线运动的特点(重点实验) 一、理清原理与操作 原理装置图 (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。 操作要领 (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、掌握数据处理方法 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 (1)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＝。 (2)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，图线的斜率即等于物体运动的加速度。 三、强化重点环节和关键能力 1．注意事项 平行 纸带和细绳要和木板平行 两先两后 实验开始时应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止槽码落地和小车与滑轮相撞 纸带选取 选择一条点迹清晰的纸带，舍弃打点密集部分，适当选取计数点 区分计时点和计数点 计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s 准确作图 在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 2．误差分析 (1)根据纸带测量的位移有误差。 (2)电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 (3)纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 (4)用作图法，作出的v-t图像并不是一条直线。 (5)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 利用纸带分析物体的运动特点、测量物体的速度及加速度，是纸带类实验的基础。本实验常利用纸带求解各计数点的速度，用逐差法、图像法、公式法求解物体的加速度，同时对有效数字知识进行考查，难度相对较小。 关键点一　有效数字的认知 [考法感悟] 1．(2023·大庆高三模拟)在进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验中： (1)图1所示实验器材是________(填“计时”“测速”或“测距”)的仪器，其中必须使用8 V低压交流电源的是________(填“甲”或“乙”)。 (2)已提供了小车、一端附有滑轮的长木板、纸带、细绳、刻度尺、导线。为了完成实验，还须从图2中选取实验器材：______(此项为多选，请填写相应的字母符号)。 (3)实验得到一条清晰的纸带，如图3所示是截取了其中某一段纸带用刻度尺(单位：cm)测量时的情景，其中A、B、C、D、E、F为6个相邻的点迹。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz。其中计数点E所在位置的刻度尺读数为________cm，小车加速过程中对应E点瞬时速度大小为______m/s。 解析：(1)图1所示实验器材是计时的仪器。其中必须使用8 V低压交流电源的是电磁打点计时器，即甲。 (2)已提供了小车、一端附有滑轮的长木板、纸带、细绳、刻度尺、导线。为了完成实验，还须从图2中选取实验器材：低压电源A和电磁打点计时器C。 (3)计数点E所在位置的刻度尺读数为8.78 cm，D、F段的位移：xDF＝(11.56－6.43)cm＝5.13 cm，则E点的瞬时速度等于DF段的平均速度DF＝＝ m/s≈1.28 m/s。 答案：(1)计时　甲　(2)AC　(3)8.78(8.76～8.80均可)　1.28(1.24～1.32均可) 2．(2022·辽宁高考，节选)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要________(填“天平”或“刻度尺”)；