3.2匀变速直线运动的实验探究 导学案 -2024-2025学年高一上学期物理鲁科版必修1

第二节 匀变速直线运动的实验探究 高一（ ）班 姓名： 【知识回顾】 1. 匀变速直线运动的位移变化规律公式? 速度变化规律公式? 匀变速直线运动的平均速度公式? 2. 匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度与这段时间的平均速度关系？ 【学导结合】 1． 实验目的 使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度 2． 实验原理 a) 电磁打点计时器接交流电源，工作电压4～6V，频率50Hz，每隔1/50s（即0.02s）打一个点。 b) 由纸带判断物体是否做匀变速直线运动。 设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间间隔T内的位移分别是s1、s2、s3、……由运动公式可得：，即连续相等的时间间隔内的位移差相等。因此，要由纸带判断物体是否做匀变速直线运动，只要看纸带上时间间隔相等的连续相邻的计数点间的距离之差是否相等即可。 c) 由纸带求物体运动加速度的方法： ①逐差法：如图所示，根据，求出、、再算出、、的平均值，即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据s1、s2、s3、……，以减小偶然误差。 ②图象法：根据匀变速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即；求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，再作出图象，图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度。 三．所需的实验器材及实验步骤 【思考与交流】 1．在下列所给器材中，本实验所需的器材有 ；为达到实验目的，还应增添 。 ①电磁打点计时器②天平③低压直流电源④细绳⑤纸带 ⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板 2．实验步骤： （１）把一端附有滑轮的长木板平放（一高一低可否？）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远离滑轮的一端，连接好电路。 （２）把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。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，接通 后，放开 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。 【注意事项】 １．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。 2．滑轮高度应保证细线与长木板平行，不能过高或过低。 3．应考虑复写纸与纸带的上下位置关系。 4．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。 5．先接通电源，后让纸带运动。 6．打点结束后立即关闭电源。 四．实验数据的记录和处理（实验室做实验用） １．列表法记录实验数据。 测量点编号 0 1 2 3 4 5 6 各测量点到O点位移X/m 各测量点瞬时速度V/ms-1 \ \ ２、实验数据处理 （1）用逐差法求加速度。 （２）．图象法求加速度： ①根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）。 ②描点：观察和思考点的分布规律。 ③拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧，明显偏离直线的点应舍弃。 根据上表中各测量点的速度，在坐标纸中做出表示小车速度与时间的关系曲线，取打下0测量点的时刻为0时刻。（要求：标明坐标及其单位、单位大小要取得合适，使作图和读数方便，并尽量充分利用坐标纸） 5． 误差分析 做物理实验，不仅要观察物理现象，还要找到现象中的数量关系，要知道物理量的数值，必须进行测量，测量的结果不可能绝对准确的，测出的数值与真实值的差异叫做误差。从来源看，误差可以分为系统误差和偶然误差两种。 系统误差是由于仪器本身不精确，或实验原理不完善，实验方法粗略等因素造成的。系统误差的特点是多次重做同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。 偶然误差是由各种偶然因素对试验者、测量仪器、被测物理量的影响而造成的。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同。因此将多次测量结果取平均值，可以使测得的结果比一次测得的数值更接近于真实值，达到减小偶然误差的效果。 [思考与讨论] 本实验哪些因素会产生误差？为减小偶然误差采取了哪些措施？ 【基础练习】 1.用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验操作，下列说法中正确的是 Ａ．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低 Ｂ．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器处 Ｃ．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 Ｄ．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动，再断开电源 2.打点计时器打出的某张纸带上的点不清晰，可能是因为以下的哪个原因（　　） 　　A．通的是直流电　　　　B．没有用复写纸 C．点针过长　　　　D．点针稍短 3.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤代号填在横线上 。 A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路 C．换上新的纸带，再重做两次 D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面 E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 G．断开电源，取出纸带 4.下列关于计数点的说法中，不正确的是（ ） A．相邻计数点间的时间间隔相等 B．用计数点进行测量计算 ，既方便又可减少误差 C．相邻计数点间的距离应当相等 D．计数点是从计时器打出的实际点选出来的，相邻计数点间点痕的个数相等 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$