第一章 实验1 测量做直线运动物体的瞬时速度-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，粤教版）

实验1　测量做直线运动物体的瞬时速度 一、实验目的 1.练习正确使用打点计时器,学会利用纸带上的点测瞬时速度。 2.通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,分析物体的运动性质。 二、实验原理 1.实验原理图 2.打点计时器的原理 (1)电磁打点计时器使用4～6 V的低压交流电源,电火花计时器使用220 V交流电源(f=50 Hz,T=0.02 s)。 (2)每打两个点的时间间隔为0.02 s,一般每五个点取一个计数点,则时间间隔为Δt=0.02×5 s=0.1 s。 3.瞬时速度的求法 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度来计算。 三、实验器材 　打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源等。 四、实验步骤 1.按照实验原理图,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,细绳绕过定滑轮,下端挂适量的钩码,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.在小车运动到定滑轮前停住小车,关闭打点计时器,断开电源,取下纸带。 5.换纸带反复做三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 五、数据处理 1.利用平均速度求瞬时速度:vn=。 2.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,若物体做匀变速直线运动,则应满足Δs=s2-s1=s3-s2=…=aT2。 3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法 根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔),求出a1=,a2=,a3=,然后取平均值,即==,即为物体的加速度。 在数据处理时可以对纸带重新分段,把6段距离分为“前三”和“后三”,“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差,时间间隔为3T。 (2)图像法 利用vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像,用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 六、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。 七、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,后放开小车;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,防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 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产生的影响,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。 考点一　基础性实验 [例1] [数据处理与误差分析] 某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下: a.安装好实验器材,将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上。 b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿斜面向下运动,重复几次。选出一条点迹清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每2个打点间隔取一个计数点,如图乙中0、1、2、…、8点所示。 c.用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值,分别记作s0、s1、s2、…、s8。 d.分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3、…、7时小车的瞬时速度v1、v2、v3、…、v7。 e.以v为纵坐标、t为横坐标,标出v与对应时间t的坐标点,画出v-t图线。 (1)表1记录该同学测出计数点的刻度数值,其中s5未测定,请根据图乙将这个测量值填入表1中。 　表1 符号 刻度数值/cm s0 0 s1 1.12 s2 2.75 s3 4.86 s4 7.49 s5 　　　  s6 14.19 s7 18.27 s8 22.03 (2)表2记录该同学根据各计数点的刻度数值,计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度,请你根据表1中s5和s7计算出v6的值,并填入表2中。(结果保留2位有效数字) 　表2 符号 速度数值/(m·s-1) v1 0.34 v2 0.47 v3 0.59 v4 0.72 v5 0.84 v6 　　　  v7 0.98 (3)该同学在图丙中已标出v1、v2、v3、v4、v5和v7对应的坐标点,请你在图中标出v6对应的坐标点,并画出v-t图线。 (4)根据v-t图线可计算出小车的加速度a=　　　 m/s2。(结果保留2位有效数字)  (5)为验证上述结果,该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T,并做了以下的计算: a1=,a2=, a3=,a4=。 求出其平均值a′=。你认为a和a′哪个更准确,请说明理由: 　。  解析:(