第二章 第1节 匀变速直线运动的研究（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（教科版2019）

第1节　匀变速直线运动的研究 [对应学生用书P29] 1．定义：速度随时间均匀变化的直线运动叫作匀变速直线运动。 2．匀变速直线运动中，加速度保持不变。 3．匀加速直线运动和匀减速直线运动，统称匀变速直线运动。 1．实验目的：研究小车速度随时间变化的规律，测量小车在不同时刻的瞬时速度。 2．实验器材：小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 3．实验思路：如图所示，把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板上放一辆可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有钩码的细绳。小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 4．进行实验 (1)按照上图固定好实验器材，并连接好电路。 (2)把小车停在靠近打点计时器的位置，并保持静止状态。 (3)启动计时器，待其稳定工作后释放小车，让它在恒定拉力作用下开始运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。 (4)关闭电源，取下纸带。 (5)增减所挂的钩码(或在小车上放置重物)，更换纸带，再做两次实验。 5．数据记录及数据分析 (1)数据测量 ①舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明O、A、B、C、D……如图所示。 ②依次读出计数点对应的时刻t和计数点的位置坐标x，并将数据填入下表中。 ③计算相邻计数点的间距Δx，则有OA＝、AB＝、BC＝、CD＝……将计算得出的速度填入下表中。 计数点序号 O A B C D E … 计数点对应 的时刻t/s 计数点的位 置坐标x/m 相邻计数点 的间距Δx/m — — 平均速度 v/(m·s－1) — — (2)数据分析 ①以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出v ­t图像。 ②观察所得到的图线，分析小车的速度随时间的变化规律。 6．注意事项 (1)安装打点计时器时，应尽量使纸带、小车、细线和滑轮的上边缘在一条直线上。 (2)牵引小车的钩码质量要适宜。如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，打出的点过于密集，不便于测量距离。 (3)实验前应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度。 (4)实验时应先启动打点计时器，待其工作稳定后再释放小车，要避免小车和滑轮相碰，当小车到达滑轮前要及时用手按住小车，打完一条纸带要立即关闭电源，以避免打点计时器线圈过热而损坏。 (5)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选计数点的时间间隔T。 (6)在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 7．误差分析 (1)木板的粗糙程度不均匀。 (2)根据纸带测出的位移有误差，使计算出的瞬时速度有误差。 (3)作v­t图像时单位标度不合适或描点连线不准确带来误差。第二章　匀变速直线运动的规律。 [对应学生用书P30] 图甲为用打点计时器研究小车运动情况的装置：实验时由静止释放钩码，小车开始做匀加速直线运动，在小车进入布面前钩码已经落地，小车在水平玻璃板上做匀速直线运动，后来在布面上做匀减速直线运动，所打出的纸带的一部分如图乙所示，纸带上相邻两点对应的时间间隔T＝0.02 s，试分析：(以下结果均保留3位有效数字) 甲 乙 丙 (1)由图乙可知，小车在玻璃板上做匀速运动的速度大小为v＝________m/s；打点计时器打下计数点D时小车的瞬时速度vD＝________m/s。 (2)根据纸带得到了如图丙所示的v­t图像，则小车做匀减速直线运动时的加速度的大小为a＝______m/s2。 解析　(1)由题图可知小车在OA内做匀速直线运动时，所用的时间为0.04 s，那么小车在玻璃板上做匀速直线运动的速度大小为v＝＝m/s≈1.70 m/s，根据计时点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度，得打点计时器打下计数点D时小车的瞬时速度为 vD＝＝ m/s≈1.50 m/s。 (2)由题图得a＝＝m/s2＝－3.00 m/s2，负号表示小车做减速运动。 答案　(1)1.70　1.50　(2)3.00 [方法总结] (1)处理纸带时，要分清计时点和计数点，弄清相邻的两个计数点之间的时间间隔T。 (2)纸带上某点的瞬时速度近似等于以此点为中心的前、后相邻两点间的平均速度。 (3)坐标标度的选择要结合数据及其分布特点，使图像在坐标系中的分布合理、大小适中。 (4)作图时要先判断图像的大体走势，然后用平滑