《备考指南一轮 物理 》课件-实验1

直线运动的研究第一章实验一研究匀变速直线运动栏目导航01知识梳理回顾02要点各个击破03配套训练知识梳理回顾1一、实验目的1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况．2．会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度．3．利用打上点的纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v－t图像，根据图像求加速度．二、实验原理1．打点计时器(如图所示)3．速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度：如图所示是实验中的一条理想纸带，纸带记录了做匀加速直线运动的小车的运动情况，图中标出编号分别为0、1、2、3、4、5、6的7个计数点，相邻两计数点间的时间间隔均为T，测得相邻两计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6.三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四、实验步骤1．仪器安装(1)把一端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，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．2．测量与记录(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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，重复三次．(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即计数点的时间间隔为T＝0.1s．正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中．(3)利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度．(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次．五、注意事项1．平行：纸带、细绳要和木板平行．2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带．3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞．4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．5．作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度．六、误差分析本实验参与计算的量有s和T，因此误差来源于s和T.(1)相邻两计数点之间的距离s测量不够精确．(2)电源的频率不稳定使T不稳定．【对点小练】1．某同学利用打点计时器做实验时，发现实验数据误差很大，怀疑电源的频率不是50Hz，采用如图甲所示的实验装置来测量电源的频率．已知砝码及砝码盘的质量为m＝0.1kg，小车的质量为M＝0.4kg，不计摩擦阻力，g取10m/s2.图乙为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，已知相邻的计数点之间还有3个点未画出．(1)小车的加速度大小为______m/s2；(2)根据纸带上所给出的数据，可求出电源的频率为______Hz；(3)打点计时器打纸带上C点时小车的瞬时速度大小为______m/s.【答案】(1)2

(2)40

(3)12．(2019年聊城三模)下图为“研究匀变速直线运动”的实验装置示意图．(1)请写出图中①②两个实验器材名称：①____________，②__________.(2)下图为实验中得到的纸带的一部分，则O、D间的距离为________cm.(3)下图是根据实验数据绘出的s－t2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示________，纸带加速度大小为________m/s2(结果保留2位有效数字)．【答案】(1)小车打点计时器(2)1.20

(3)加速度的一半0.93要点各个击破2要点1对实验步骤的考查例1

在做“研究匀变速直线运动”实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项按做实验的先后顺序填在横线上：____________________.A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B．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C．再把1条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面【答案】ABCDFG【解析】在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差，也要减小纸带的分析误差．其中E项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源．练1在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有：____________________________________________________________________(指出错误并改正，遗漏步骤可编上序号G、H、…)A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将平板无滑轮的一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后按合理顺序填写在横线上____________________________________________________．【答案】见解析【解析】A中应先接通电源，再放开纸带，C中应调整滑轮的高度，使细绳与平板平行，D中应先断开电源，使打点计时器停止工作再取下纸带，E属于多余步骤．应补充G，换上新纸带，重复操作两次．H中要断开电源，整理好器材．正确合理的顺序应为B、F、C、A、D、G、H.要点2对实验原理及数据处理的考查例2

某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．(1)实验中，必要的措施是__________．A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)，s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm，则小车的加速度a＝_____m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s.(结果均保留2位有效数字)【答案】(1)AB

(2)0.80

0.40【解析】(1)为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先接通电源再放纸带，故A、B正确；本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量，只要能让小车做匀加速运动即可，故C错误；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D错误．练2

(2020届日照名校联考)某物理小组利用图甲所示的实验装置研究小车的匀变速直线运动．(1)实验中，保证小车做匀变速直线运动的必要措施是________(填写选项前的字母)．A．细线必须与长木板平行B．将长木板上没有滑轮的一端适当垫高C．钩码的质量远远小于小车的质量D．先接通电源后释放小车【答案】(1)A

(2)0.80

(3)越小越好知道打点计时器的工作原理，根据电流方向的变化间隔打点，熟练使用打点计时器．纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的长度之比等于中间时刻速度之比．这种等效替代的方法减小了解题难度．要点3用图像法处理纸带数据并应用运动知识求解例3在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：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、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是____________________．(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.位置BCDEF速度/(m·s－1)0.7370.8010.994(3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线．(4)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝______m/s2.(5)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏______(填“大”或“小”)．练3

(2019年襄阳名校联考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz.(1)在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为vB＝______m/s，vC＝______m/s，vD＝______m/s.(结果保留3位有效数字)(2)在如图所示的坐标系中画出小车的v－t图像．(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是______，此速度的物理含义是________________________