通用版2025版高考物理大一轮复习第1章运动的描述匀变速直线运动实验1研究匀变速直线运动教学案.docVIP

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试验一探讨匀变速直线运动

1．试验目的

(1)练习正确运用打点计时器，学会利用打上点的纸带探讨物体的运动。

(2)驾驭推断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)。

(3)测定匀变速直线运动的加速度。

2．试验原理

(1)打点计时器

①作用：计时仪器，当所用沟通电源的频率f＝50Hz时，每隔0.02s打一次点。

②工作条件eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：4～6V沟通电源,电火花计时器：220V沟通电源))

③处理纸带数据时区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要留意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1s。

(2)匀变速直线运动的推断

①沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。

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图象。若v-t图象是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间匀称改变，即做匀变速直线运动。

3．试验器材

电磁打点计时器(或电火花计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、沟通电源、复写纸片。

4．试验步骤

(1)放长木板：把带有滑轮的长木板平放在试验桌上(如图所示)。

(2)定打点计时器：把打点计时器固定在长木板的一端，将纸带穿过打点计时器限位孔。

(3)挂钩码：将小车停在靠近打点计时器的位置，用细绳一端连小车，另一端挂上适当的钩码。

(4)打点：先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动打点，小车停止运动后马上关闭电源。

(5)重复：换上新的纸带，重复试验两次。

5．数据处理

(1)计算速度

依据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求各计数点瞬时速度：

vA＝eq\f(x1＋x2,2T)，vB＝eq\f(x2＋x3,2T)，vC＝eq\f(x3＋x4,2T)等。

(2)作v-t图象

建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，依据数据描点。画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点匀称分布在直线的两侧，偏差比较大的点舍去。

(3)计算加速度

方法一：依据a＝eq\f(Δv,Δt)，先求出各点的速度，作出v-t图象，计算图线的斜率即加速度。

方法二：依据a＝eq\f(Δx,T2)，将纸带数据分成时间相等的两大段，设图中相邻计数点的时间间隔是T，则a＝eq\f(?x4＋x5＋x6?－?x1＋x2＋x3?,?3T?2)。

6．留意事项

(1)使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上。

(2)起先释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

(3)先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时刚好断开电源。

(4)试验时要防止钩码落地，小车与滑轮碰撞。

(5)选择一条点迹清楚的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。

(6)在画图象时，留意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积上。使图象中的点尽量匀称分布在图线两侧。

试验原理与操作

1．打点计时器要求：电磁打点计时器用“4～6V,50Hz”沟通电源，电火花计时器用“220V,50Hz”沟通电源。

2．本试验操作依次提示：木板—计时器—小车—通电—断电。

3．考查操作的热点问题是：先通电再放小车，先断电再取纸带。

[题组训练]

1．在探究小车速度随时间改变的规律的试验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动状况。某同学做此试验时的步骤如下：

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；

B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；

D．小车停止运动后，干脆取下纸带；

E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；

F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清楚的进行数据处理。

其中错误或遗漏的步骤有：

(1)__________________________________________________；

(2)___________________________________________________。

将以上步骤完善后，其合理的依次为______________________

______________________________________________________。

[解析]试验过程中应先接通电源，再放开纸带；取纸带前应先断开电源，所以错误的步骤是A、D。该试验步骤中合理的依次为BECADF。