第1章 实验1 研究匀变速直线运动的特点-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

实验一　研究匀变速直线运动的特点 一、实验目的 1．练习使用打点计时器，学会用打过点的纸带研究物体的运动． 2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法． 3．测定匀变速直线运动的加速度． 4．学习正确分析纸带，用逐差法和图像法处理数据． 二、实验原理 　测定物体做匀变速直线运动最基本的是测出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数据进行处理． 如图所示，从计数点“0”开始每隔4个点取一个计数点，x1，x2，…是两个相邻计数点间的距离．Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移之差，即Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….T是两个相邻计数点间的时间间隔． 由运动学公式x1＝v0T＋aT2，x2＝v1T＋aT2，x3＝v2T＋aT2，得Δx＝x2－x1＝aT2，T是恒量，当a为恒量时，Δx也为恒量，即做匀变速直线运动的物体的Δx必为恒量，即物体是否做匀变速直线运动的判断依据是Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝恒量. 三、实验器材 　打点计时器、纸带、交流电源、导线、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、__刻度尺__、钩码． 四、实验步骤 1．仪器安装 实验装置如图所示．把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路；再把一条细绳一端拴在小车上，另一端跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码；将纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面． 2．测量与记录 (1)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点换上新纸带，重复多次． (2)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并每隔4个点取一个计数点，即T＝0.02×5 s＝0.1 s，把选好的起始点记为0，第六个点记为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6.两个相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记为x1，x2，…，x6. (3)利用某一段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，求得中间几个计数点的瞬时速度． (4)增减所挂钩码个数，多做几次实验． 两种打点计时器的比较 名称 不同点 相同点 电磁打点计时器 接约为8 V的交流电源 同为计时仪器，接频率为50Hz的交变电流，每隔0.02 s打1次点 电火花打点计时器 接220 V的交流电源 计时点和计数点 计时点：打点计时器打在纸带上的实际点，两个相邻点间的时间间隔为0.02 s； 计数点：人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定． 五、数据处理 1．由纸带判断物体做匀变速运动 如图所示，0，1，2，…为时间间隔相等的各计数点，x1，x2，x3，…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动． 2．由纸带求物体运动速度 根据匀变速直线运动中某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求某时刻的速度，即vn＝. 3．利用纸带求加速度 (1)逐差法：根据x4－x1＝(x4－x3)＋(x3－x2)＋(x2－x1)＝3a1T2，同理有x5－x2＝3a2T2，…，求出a1＝，a2＝，…，再算出平均值，得a＝，这就是我们所求的匀变速直线运动的加速度． (2)v­t图像法：由公式可得vn＝____，即v1＝____，由公式求得物体在打点1、点2……点n时的瞬时速度(注：点1、点2……点n为计数点)，再作出v­t图像(如图所示)，图线的斜率即为该物体做匀变速直线运动的加速度． 六、注意事项 1．调整滑轮架的角度，使纸带、细绳与长木板面平行． 2．实验时，应让小车从靠近打点计时器处开始运动． 3．应先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再放开小车；当小车停止运动时，应及时断开电源，然后取下纸带． 4．纸带运动时，让纸带与打点计时器的限位孔在同一直线上，有助于减小它们间的摩擦． 5．小车到达滑轮前让其停止运动，防止小车与滑轮相撞或掉下桌面摔坏． 6．悬挂钩码的质量要适当，避免纸带打出的点太稀疏或过于密集． 　如图甲，将长直木板B支成斜面，挡光片P固定在小车C的前端，光电门G固定在木板的侧面A处．让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，分别测得宽度Δx为2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm的不同挡光片的挡光时间Δt(每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐)，并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度(＝)，画出­Δt图像如图乙． 甲 乙 (1)实验中挡光片的宽度是多少时，求得的速度最接近小车过A点时的瞬时速度？(　A　) A．2 cm　　　　　 B．6 cm C．10 cm D．8 cm (2)小车前端过A点时的瞬时速度大小为__0.380__m/s. (3)小车的加速度大小为__0.736__m/s2. 解析：(1)根据＝得挡光片宽度越小，越接近小车过A点时的瞬时速度，故选A. (2)图像与纵坐标的交点为过A点时的速度大小，因此根据图像有vA＝0.380 m/s. (3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可得挡光片通过光电门的平均速度＝vA＋aΔt，在­Δt图像中，图像的斜率大小等于物体的加速度的，则有＝k＝＝ m/s2＝0.368 m/s2，解得a＝0.736 m/s2. 学科网（北京）股份有限公司 $$