2025年高中物理复习讲解实验一 探究小车速度随时间变化的规律.doc

实验一探究小车速度随时间变化的规律

1.实验器材

电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。

2.实验原理(如图1所示)

图1

3.实验步骤

(1)按照如图所示实验装置，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)把小车停在靠近打点计时器处，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)换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。

4.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，后取下纸带。

(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞。

(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量的相对误差，计算加速度大小时以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。

(5)小车从靠近打点计时器位置释放。

1.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＝0.02ns(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)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，即Δx＝aT2，小车就做匀变速直线运动，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。

2.数据处理

(1)利用逐差法求解平均加速度

a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)

a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2)。

(2)利用平均速度求瞬时速度：vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。

(3)利用速度—时间图像求加速度

①作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；

②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。

命题点一教材原型实验

【例1】某实验小组同学利用电磁打点计时器做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验。装置如图2甲所示，在调整好仪器后，正确操作得到点迹清晰的纸带。

图2

(1)关于该实验，下列说法正确的是________

A.打点时先释放纸带再接通电源

B.应使重物的质量远小于小车的质量

C.应消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响

D.应调整滑轮高度使连接小车的细绳与长木板平行

(2)如图乙所示是某同学一次实验得到小车运动情况的纸带，他进行如下数据处理：在纸带上连续选取六个计时点A、B、C、D、E、F并测得A、C两点间的距离为x1，B、D两点间的距离为x2，已知打点计时器所用的交流电源的频率为f，则打点计时器在纸带上打下B点时小车运动的瞬时速度大小vB＝________；小车运动的加速度a＝________。

图3

(3)如图3甲、乙所示是两位同学用同一组实验数据，分别作出的小车运动v－t图像，你认为作图正确的是________。

答案(1)BD(2)eq\f(1,2)x1feq\f(1,2)(x2－x1)f2(3)甲

解析(1)为保证速度从零开始计时，便于之后选取计数点打点。应先接通电源再释放纸带，故A错误；重物的质量要远远小于小车的质量，故B正确；本实验只测加速度，不需要补偿阻力，故C错误；实验前要调整滑轮高度使细线与木板平行，要平衡摩擦力，故D正确。

(2)由匀变速直线运动规律可知，某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，有vB＝eq\f(x1,2T)，f＝eq\f(1,T)，解得vB＝eq\f(x1f,2)，由x2－x1＝2aT2，解得a＝eq\f(（x2－x1）f2,2)。

(3)图甲中将异常的点舍弃掉，故选甲。

命题点二实验方法创新

1.高考启示

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。

2.情景拓展

3.数据处理

(1)加速度的获得：靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜靠重力获得加速度。

(2)速度的测量方法：由打点纸带求速度→测定遮光片的宽度d和遮光片通过光电门的挡光时间Δt，由v＝eq\f(d,Δt)求速度。

(3)加速度的测量方法：由打点纸带利用逐差法求加速度→利用经过两个光电门的瞬时速度，由速度位移关系式求加速度。

【例2】某同学研究在