2019版高考物理总复习 实验创新增分 专题一 研究匀变速直线运动学案

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1、实验一　研究匀变速直线运动一、实验目的1．练习正确使用打点计时器。2．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。3．会利用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vt图象，根据图象求加速度。二、实验原理1．匀变速直线运动的判断(1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动。(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vt图象，若图象是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。2．由纸带计算某点的瞬时速度根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬

2、时速度vn＝来计算。3．利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度。(2)图象法利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出vt图象，用vt图象的斜率求物体运动的加速度。三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、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

3、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

4、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、数据处理1．由实验数据得出vt图象(1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图线，它是一条倾斜的直线，如图所示。2．由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析：(1)直接分析图象的特

5、点：小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。(2)通过函数关系进一步分析：既然小车的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化。考点1　基础实验[例1]　实验中，如图甲所示为一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，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。(1)根据纸带可判定小车做____________运动。(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD＝_

6、_________m/s，vC＝________m/s，vB＝________m/s。在如图乙所示坐标中作出小车的vt图线，并根据图线求出纸带的加速度a＝________。(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________m/s，此速度的物理意义是___________________________________________。解析　(1)根据纸带提供的数据可知xBC－xAB＝xCD－xBC＝xDE－xCD＝12.60cm，故小车做匀加速直线运动。(2)vD＝＝m/s＝3.90m/svC＝＝m/s＝2.64m/svB＝＝m/s

7、＝1.38m/s如图所示描点连线得vt图线，由图线斜率知纸带的加速度a＝12.60m/s2。(3)由图知交点的速度约为0.12m/s，表示小车经过A点的速度。答案　(1)匀加速直线(或匀加速)(2)3.90　2.64　1.38　12.60m/s2　图见解析(3)0.12　表示小车经过A点的速度误差分析(1)偶然误差①纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差。②用作图法作出的vt图象并不是一条直线。为此在描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。(2)系统误差①纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定

8、引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率。②木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。可在木板上铺一层白纸或换用气