（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习 第一章 运动的描述 匀变速直线运动 实验一 速度随时间变化的规律讲义（含解析）

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1、实验一　速度随时间变化的规律1．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v－t图象，会根据图象求加速度．2．实验原理打点计时器是测量时间的仪器，通过纸带记录了物体的运动过程．打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器，如图1甲、乙所示．打点计时器使用的是50Hz的交变电流，每隔0.02s打一次点；电磁打点计时器使用的电压是4～6V交流电源，电火花计时器使用的是220V交流电源．图13．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮

2、的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸．图24．实验步骤(1)按照如图2所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带重复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．5．注意事项(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．(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

3、碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞．(4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地选取6～7个计数点为宜．6．数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等．(2)方法①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质．②利用逐差法求解平均加速度a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝.③利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝.④利用速度—时间图象求加速度．a．作出速度—时间图象，通过

4、图象的斜率求解物体的加速度；b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．7．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动(1)x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离．(2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n(打点计时器的频率为50Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)．(4)Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等．命题点一　教材原型实验例1　(2018·盐城市期中)为了“探究物体运动速度随时间的变化规

5、律”，某同学采用了如图3甲所示的实验装置．(1)完成该实验是否需要平衡小车与木板间的摩擦力(选填“需要”或“不需要”)；(2)完成该实验是否需要满足砝码质量远小于小车质量(选填“需要”或“不需要”)；图3(3)从图乙纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表所示，其中F点速度为vF＝m/s；时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s－1)0.120.170.230.270.28vF(4)请根据表中的实验数据在图丙中作出小车的v－t图象．答案　(1)不需要　(2)不需要　(3)0.29　(4)见解

6、析图解析　(3)根据这段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有：vF＝×10－2m/s＝0.29m/s；(4)利用描点法可画出v－t图象如图所示变式1　(2018·泰州中学四模)某小组用图4甲所示器材测量重力加速度的大小．实验器材由底座带有标尺的竖直杆、光电计时器A和B、钢制小球和网兜组成．通过测量小球在A、B间不同位移时的平均速度，求重力加速度．图4(1)实验时，应先(选填“释放小球”或“接通光电计时器”)；(2)实验中保持A不动，沿杆向下移动B，测量A、B之间的距离h及钢球经过该距离所用时间t，经多次实验绘出与t关系图象如图乙所示．由图可

7、知，重力加速度g与图象的斜率k的关系为g＝，重力加速度的大小为m/s2；(3)若另一小组用同样的实验装置，保持B不动，沿杆向上移动A，则(选填“能”或“不能”)通过上述方法测得重力加速度的大小：(4)为减小重力加速度的测量误差，可采用哪些方法？(提出一条即可)答案　(1)接通光电计时器　(2)2k　9.67(9.60～9.80)(3)能　(4)AB间距离尽可能大、钢球体积尽可能小等解析　(2)在题图乙的直线上取两个点(t1，)，(t2，)，则图象的斜率k＝，而正是钢球通过h1时的平均速度，也是这段时间内时间中点的瞬时速度，设钢球由静止落到A时的时间

8、为t0，故＝g(t0＋)，＝g(t0＋)，将其代入上式可得k＝，即g＝2k；由题图乙可得，其斜率k＝m/s2≈4.833m