高考物理一轮复习讲义专题1.3　本专题实验（解析版）.docVIP

专题1.3本专题实验【讲】

【讲核心素养】

科学探究：研究匀变速直线运动的特点

(1)练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。

(2)掌握判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。

【讲考点题型】

【知识点一】研究匀变速直线运动

【实验目的】

1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动．

2．掌握判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．

【实验原理】

1．打点计时器

(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔0.02s打一次点．

(2)工作条件eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：8V左右交流电源,电火花打点计时器：220V交流电源))

(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，要注意“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．匀变速直线运动的判断

(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均匀变化，即做匀变速直线运动．

3．由纸带求物体运动速度的方法

根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求解，vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).

4．利用纸带求物体加速度的两种方法

(1)逐差法：即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，再算出a1、a2、a3的平均值a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2)，即为物体的加速度．

(2)图象法：以打某计数点时为计时起点，利用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出打各点时的瞬时速度，描点得v-t图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度．

【实验器材】

电火花打点计时器(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．

【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．实验装置如图所示，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)增减所挂钩码的个数，再重复实验两次．

【数据处理】

1．由实验数据得出v-t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v-t图线，它是一条倾斜的直线，如图所示．

2．由实验得出的v-t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律

(1)直接分析图象的特点得出．小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt时，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得出．既然小车的v-t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．

【例1】（2022·陕西·西安市长安区第七中学一模）(1)关于电磁打点计时器的使用，下列说法正确的是()

A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源

B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通电源

C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小