第二章 第三节 测量匀变速直线运动的加速度-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第三节　测量匀变速直线运动的加速度 【核心素养目标】 物理观念 进一步练习使用打点计时器。会根据纸带上打出的点利用平均速度公式求瞬时速度。 科学探究 会利用图像法或逐差法求加速度。会分析实验数据，发现总结小车的运动规律，形成结论，能根据v -t图像描述小车的运动规律。 一、实验原理 1．求某点的瞬时速度 根据平均速度法求出各计数点的速度：vn＝，T为相邻两计数点间的时间。 2．求加速度 利用v -t图像或逐差法求加速度。 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等。 三、实验步骤 1．如图所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面。将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路(若使用电磁打点计时器，接4～6 V的低压交流电源；若使用电火花计时器，接220 V的交流电源)。 2．在让纸带穿过打点计时器的限位孔后，将其一端夹在小车尾部正中央。把小车靠近打点计时器，在小车前端系上细绳。细绳、纸带与长木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上，细绳长度略短于定滑轮离地的高度。细绳跨过定滑轮，挂上适量的钩码。 3．启动打点计时器，然后释放小车，让它拖着纸带运动，适时阻止小车与滑轮相碰。及时关闭电源，更换纸带，重复做三次。 四、数据处理 1．挑选纸带并测量 选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适的点作为开始点。为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，则时间T＝0.02 s×5＝0.1 s。 确定恰当的计数点，并标上序号0，1，2，3…如图所示。每两个相邻计数点间的距离分别为s1，s2，s3… 2．设计实验数据记录表格，分析处理数据。 3．瞬时速度、加速度的计算和记录 (1)利用＝，求得对应每一计数点的小车瞬时速度vi，填入设计的表格中。 (2)求加速度 ①利用逐差法 由a1＝，a2＝，a3＝，分别求得a1，a2，a3，并将计算结果填入表中。小车做匀变速直线运动的加速度的平均值＝＝。 学生用书↓第38页 实验数据记录表 计数点 位移s/m 速度v/(m·s－1) 加速度a/(m·s－2) 0 —— —— —— 1 s1＝ v1＝＝ —— 2 s2＝ v2＝＝ —— 3 s3＝ v3＝＝ —— 4 s4＝ v4＝＝ a1＝＝ 5 s5＝ v5＝＝ a2＝＝ 6 s6＝ —— a3＝＝ ②利用v -t图像的斜率：a＝。 如图所示，根据每一个计数点对应的时间和小车的瞬时速度，在v -t坐标系中作出最佳拟合曲线(或直线)，尽量让各数据对称分布在这条曲线(或直线)的两侧。 选取图线中容易读取的两个点(t1，v1)和(t2，v2)，根据k＝求得直线的斜率，即为小车运动的加速度a。 五、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 2．先启动打点计时器，待打点稳定后，再释放小车。 3．打点完毕，立即关闭电源。 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 5．在坐标纸上画v -t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量占满坐标纸。 6．利用描出的点作v -t图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应作一条平滑的曲线或直线，使大多数点在曲线(或直线)上，不在线上的点对称分布在曲线(或直线)两侧，个别离线较远的点应舍去。 一　教材原型实验 在“研究匀变速直线运动”的实验中， (1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。 A．电磁打点计时器　B．天平　C．低压交流电源　D．低压直流电源　E．细绳和纸带　F．钩码和小车 G．秒表　H．一端有滑轮的长木板　I．刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要________。 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带 B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上低压交流电源 C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器 D．断开电源，取下纸带 E．把一条细绳拴在小车前端，细绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器 以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为_____________________________ ______________________________________________________； 步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。 解析：(1)在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因