第一章 实验一　研究匀变速直线运动-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

实验一　研究匀变速直线运动 授课提示：对应学生用书第18页 [实验目的] 1．练习使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 2．掌握应用纸带数据判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 3．应用纸带数据测定匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。 [实验器材] 打点计时器、交流电源、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、毫米刻度尺、复写纸片。 [实验步骤] [实验原理] 授课提示：对应学生用书第18页 热点一　教材原型实验 　实验原理与操作 实验操作中的注意事项 1．平行：纸带、细绳要和长木板平行。 2．靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 3．两先两后：实验时应先接通电源，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，防止钩码落地或小车与滑轮碰撞。 5．减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。 　某物理小组利用图甲所示的实验装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，保证小车做匀变速直线运动的必要措施是________(填写选项前的字母)。 A．细线必须与长木板平行 B．将长木板上没有滑轮的一端适当垫高 C．钩码的质量远远小于小车的质量 D．先接通电源后释放小车 (2)实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，打出几条纸带，选取一条比较清晰的纸带，部分计数点A、B、C、D、E、F、G如图乙所示(每两个相邻的计数点间还有4个计时点未画出)。相邻计数点之间的距离分别为sAB＝3.50 cm，sBC＝4.32 cm，sCD＝5.10 cm，sDE＝5.88 cm，sEF＝6.69 cm，sFG＝7.55 cm，则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据，结果保留两位有效数字)。 (3)研究变速运动时，往往用求某个点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________________(选填“越小越好”或“与大小无关”)。 [解析]　(1)细线与长木板平行，可保证小车拉力方向不变，小车做匀速直线运动，A正确。本实验不需要平衡摩擦力，有摩擦力小车也做匀变速直线运动，B错误。本实验不保证钩码的质量远远小于小车的质量也可以使小车做匀变速直线运动，C错误。这是实验操作中的注意事项，与小车是否做匀变速直线运动没有关系，D错误。 (2)根据题意可知，打点周期T＝5×0.02 s＝0.1 s，根据逐差法求得加速度a＝×10－2 m/s2＝0.80 m/s2。 (3)用平均速度代替瞬时速度，需要保证时间极短，所以时间越小越好。 [答案]　(1)A　(2)0.80　(3)越小越好 　数据处理与误差分析 　某实验小组利用如图1所示的装置研究物体做匀变速直线运动的情况： (1)按如图1所示装置准备好器材后，先接通电源，后释放小车，让它拖着纸带运动，得到如图2所示纸带，纸带上选取A、B、C、D、E五个计数点(相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)。打点计时器使用的交流电源的频率f＝50 Hz，则打点计时器在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为________s。 (2)根据纸带上的信息可计算出：在打下计数点C时小车运动的速度大小的测量值为________m/s；小车在细绳的拉力作用下做匀加速直线运动的加速度大小的测量值为________m/s2。(结果均保留两位有效数字) [解析]　(1)相邻两个计数点间还有4个计时点未画出，打点计时器使用的交流电源的频率f＝50 Hz，则打点计时器打点的周期为0.02 s，在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为0.10 s。 (2)根据匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打下计数点C时小车的瞬时速度大小vC＝＝0.30 m/s；根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2，可以求出加速度的大小a＝＝0.80 m/s2。 [答案]　(1)0.10　(2)0.30　0.80 热点二　实验拓展与创新 　实验器材的创新——频闪照相法或数码相机 　小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________。 (2)下列主要操作步骤的正确顺序是________。(填写各步骤前的序号) ①把刻度尺竖直固定在墙上 ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放 ③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置 ④打开手机摄像功能，开始摄像 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此