(配套教参)第一章 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 一、实验基本技能 1．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)研究物体做匀变速直线运动的规律，会利用纸带计算匀变速直线运动的加速度。 2．实验原理 (1)打点计时器的原理 ①电磁打点计时器使用8 V以下低压交流电源，电火花计时器使用220 V交流电。(50 Hz　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。 (2) 原理装置图 ①不需要补偿阻力。 ②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。 (3)匀变速直线运动的判断 ①若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动。 ②利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v-t图像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 (4)瞬时速度的求法：平均速度法。 (5)加速度的求解方法：“逐差法”求加速度，然后取平均值； “图像法”。 3．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。 4．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，细绳绕过滑轮，下端挂适量的槽码，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)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 二、规律方法总结 1．数据处理 (1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等。 (2)处理的方法 ①根据极限思想求瞬时速度：在公式v＝中，当Δt→0时，v是瞬时速度。 ②匀变速直线运动中利用平均速度求瞬时速度：vn＝。 ③利用速度－时间图像求加速度，作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度； ④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，利用逐差法求解平均加速度(如图所示) a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝。 2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。 (2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。 (3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n s(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)。 (4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量。这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。 3．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。 4．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，防止槽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。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．(2023·东北师大附中模拟)研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图(a)。纸带上计数点的间距如图(b)，相邻计数点的时间间隔为T，计数点O至其它各计数点的距离为xi(其中i＝1、2、3……)。 图(a) 图(b) (1)(多选)部分实验步骤如下，其中正确的有 。 A.把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 B.必须抬高木板右端，补偿阻力 C.将小车尾部与纸带相连，小车停靠在打点计时器附近 D.先释放小车，后接通电源 (2)用x3、x5和T表示计数点4对应的小车速度大小为v4＝ 。 (3)用x3、x6和T表示小车加速度的大小为a＝ 。 解析：(1)把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔，选项A正确；此实验中小车做匀加速运动即可，不需要补偿阻力，选项B错误；将小车尾部与纸带相连，小车停靠在打点计时器附近，选项C正确；实验时要先接通电源，后释放小车，选项D错误。 (2)用x3、x5和T表示计数点4对应的小车速度大小为v4＝。 (3)根据Δx＝aT2，则用x3、x6和T表示小车加速度的大小为a＝＝。 答案：(1)AC　(2)　(3) 2．如图甲所示的是