2024_2025学年新教材高中物理第二章匀变速直线运动第一节匀变速直线运动的特点学案粤教版必修第一册.docVIP

PAGE

PAGE8

第一节匀变速直线运动的特点

一、匀变速直线运动的速度特点

1．试验目的

(1)利用光电门及数字计时器，探讨小球运动状况，探究小球沿倾斜直槽运动速度变更的特点。

(2)围绕匀变速直线运动的特点进行试验探究，使学生从中学会并娴熟仪器的操作，培育视察实力和归纳实力。

2．试验原理

利用小球直径、数字计时器测量瞬时速度：以小球的直径D与数字计时器所显示小球通过光电门的时间之比来表示小球经过光电门时的瞬时速度。

3．试验器材

粗糙程度匀称的倾斜直槽、直径为D＝0.02m的小球、光电门、数字计时器、刻度尺、坐标纸。

4．试验步骤

(1)如图所示，把粗糙程度匀称的倾斜直槽放在试验桌上，光电门B、C固定在倾斜直槽上，将数字计时器与光电门用导线连接好电路。

(2)将小球置于倾斜直槽靠近顶端某一位置A，由静止释放，用数字计时器分别采集小球经过B、C两光电门的时间，并将两时间记录下来。

(3)变更光电门C的位置，重复上述操作过程，将五次测量的试验数据填入表中。

小球经过两个光电门试验数据表

小球直径D＝0.02m

项目

试验次数

1

2

3

4

5

小球经过光电门B的遮光时间t1/s

小球经过光电门B的瞬时速度v1/(m·s－1)

小球经过光电门C的遮光时间t2/s

小球经过光电门C的瞬时速度v2/(m·s－1)

小球经过两个光电门之间的位移s/m

小球经过两个光电门之间的时间t/s

(4)以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴，小球经过光电门的速度v为纵轴，在坐标纸上建立平面直角坐标系，描点作出小球运动的v-t图像。

(5)分析试验数据。

5．数据处理

依据每一个速度和对应的时间作出最佳拟合曲线(或直线)，尽量让各数据对称分布在这条曲线(或直线)的两侧，各点在v-t图像中可大致拟合成一条直线，这说明小球在倾斜直槽内运动时，速度随时间匀称变更，即在相等时间内速度的变更相等。依据加速度的定义式a＝eq\f(vt－v0,t)可知，小球在倾斜直槽内的加速度不变。

6．误差分析

(1)偶然误差

主要来自描点作图不精确。应尽量多测几组数据，仔细描点，坐标轴的单位长度选取合适，使图像尽量分布在较大坐标平面内。

(2)系统误差

主要来自倾斜直槽的粗糙程度不完全相同。应尽量选用粗糙程度匀称的倾斜直槽。

7．留意事项

(1)在不同次数的试验中，小球从同一位置(紧靠支架A)由静止释放。

(2)光电门B的位置保持不变，且离小球释放点尽可能远一些。

(3)光电门C的位置变更多次，均需记录小球通过光电门C的时间和由B到C的时间。

(4)作v-t图像时，适当选取坐标轴的长度单位，使图线分布在坐标系较大范围内。

8．试验结论

小球在倾斜直槽内运动时速度随时间匀称变更，即加速度不变，这种加速度恒定不变的变速直线运动叫作匀变速直线运动。

二、匀变速直线运动的位移特点

1．试验目的

探讨小球在倾斜直槽内运动的位移变更特点

2．试验原理

如图所示，当小球沿倾斜直槽运动时，利用频闪照相机进行拍照，从而探讨得到匀变速直线运动的位移变更特点。

3．试验器材

倾斜直槽、小球、频闪照相机、刻度尺

4．试验步骤

(1)安置倾斜直槽和频闪照相机。

(2)将小球从靠近支架A释放的同时开启频闪照相机，得到小球运动的位置随时间变更的照片。

5．数据处理

(1)从小球运动的闪光照片中从便利读数的位置起先，依次记录小球的位置。

(2)依次计算小球的位移s1，s2，s3…，sn。

(3)计算小球相邻位移的变更s2－s1，s3－s2，…，sn－sn－1。

6．误差分析

误差

产生缘由

减小方法

偶然误差

照片上小球位置读数有误差

眼睛视察照片上小球的同一侧，且读取视线正视标尺刻度

系统误差

倾斜直槽的粗糙程度不完全相同

尽量选用粗糙程度匀称的倾斜直槽

7．留意事项

利用频闪相机拍摄小球释放后运动的闪光照片时，应使相机离倾斜直槽尽量远一些。

8．试验结论

做匀变速直线运动的物体，在随意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。

题型一试验原理

[例题1]某学习小组在“用气垫导轨和数字计时器测速度”的试验中采纳了如图所示的试验装置。

(1)已知遮光条的宽度为Δd。试验时，将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨与水平面有确定的倾斜角度，轻推滑块使之在气垫导轨上自右向左做匀变速运动。遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1，遮光条通过其次个光电门的时间为Δt2，则滑块通过第一个光电门时的速度表达式为________(用字母表示)。

(2)已知遮光条从起先遮住第一个光电门到起先遮住其次个光电门的时间为ΔT，则滑块的加速度表达式为______________(用字母表示)。

(3)(多选)为减小试验误差，可实行的方法是()

A．增大遮光条宽度Δd B．减小遮光条宽度Δd