2.1 匀变速直线运动的研究-2024年物理暑假初升高衔接

第2.1节　匀变速直线运动的研究 一、匀变速直线运动 1.定义： 随时间均匀变化的直线运动叫作匀变速直线运动。匀变速直线运动中， 保持不变。 2.分类 二、实验：用打点计时器研究小车的运动 1.实验原理 (1)计算瞬时速度 使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，得出每相邻两个计数点间的距离Δx1、Δx2、Δx3……如图所示。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。即v1＝，v2＝，…… (2)根据v－t图像判断速度的变化规律 用描点法可作出小车的v－t图像，根据图像的形状可判断小车的运动性质。利用v－t图线的斜率可求出小车的加速度。 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.实验步骤 (1)如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 (2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 (3)把小车停在靠近打点计时器处，先开启打点计时器的电源，待它稳定工作后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，随后关闭电源。 (4)增减所挂钩码的个数(或在小车上放置重物)，换上新的纸带，按以上步骤再做两次实验。 4.数据记录 (1)采集数据 舍掉纸带开头一些 的点，找一个适当的 点作为计时起点。可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量。将结果填入下面表格中。 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)求各计数点的瞬时速度 各计数点对应的瞬时速度用 来代替。 5.数据分析 方法一：取任意两个点，用它们的速度差Δv＝v2－v1除以相应的时间差Δt＝t2－t1，求得加速度。如果取不同的两个点，求得的加速度都相等，则小车的运动是匀变速直线运动。 方法二：绘制v－t图像 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点，绘制v－t图像，如图所示。 (2)如果该图像在误差允许的范围内，可以看作一条倾斜的直线，则该运动是匀变速直线运动。 (3)根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝。 6.结论 (1)匀变速直线运动中某段区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。 (2)匀变速直线运动中，相邻的相等时间间隔内的位移差值为一常数。 7.注意事项 (1)开始释放小车时，应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器。 (2)先 的电源，等它稳定工作后，再 (填“开启打点计时器的电源”或“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，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(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)不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点之间的距离)。 (6)在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。 三、用位移传感器研究小车的运动 1.实验器材 位移传感器、数据采集器、计算机、力学轨道、小车等。 2.实验步骤 (1)要进行硬件系统的连接和调整。将轨道支架与力学轨道连接在一起，使轨道倾斜放置；将位移传感器的发射端固定在小车上；将位移传感器的接收端悬挂在轨道顶端上方，并与发射端处在同一平面内；通过数据线，将位移传感器、数据采集器和计算机连接起来。 (2)对软件系统进行设置。启动计算机，同时将小车放置在斜面顶端保持静止，打开位移传感器发射端的开关，进入软件界面，在采集设置中点击“调零”按钮；设置记录时间间隔和数据采样数。 (3)点击软件“开始”按钮的同时，释放小车，表格自动记录数据。 (4)利用计算机软件的图像分析中的“线性拟合”功能，得到v－t图像。 探究一　实验原理与实验操作 例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中， (1)实验室提供了以下器材：电火花打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、停表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________。 (2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上__________。 A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B.把打点计时器固定