第一章 实验一 研究匀变速直线运动
实验1：测定匀变速直线运动的加速度
实验一：研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 实验原理1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s 打一次点（由于电源频率是50Hz ），纸带上的点表示的是与纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。
2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s 1、s 2、s 3、……为相邻两计数点间的距离，若2132........s s s s s ∆=-=-==恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
右图为打点计时器打下的纸带。
选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O ，然后（每隔5个间隔点）取一个计数点A 、B 、C 、D …。
测出相邻计数点间的距离s 1、s 2、s 3 … 利用打下的纸带可以：求任一计数点对应的即时速度v ：2Ts s 1)(n n ++==v v n ；如Ts s v c 232+=(其中T=5×0.02s=0.1s ） 3．由纸带求物体运动加速度的方法： (1)利用上图中任意相邻的两段位移求a ：如223T s s a -= (2)用“逐差法”求加速度：即根据2415263s 3s s s s s aT -=-=-=（T为相邻两计数点间的时间间隔）求⇒++=⇒===3a a a a 3T s -s a ;3T s -s a ;3T s -s a 321236322522141()()23216549T s s s s s s a ++-++=再算出a 1、a 2、a 3的平均值即为物体运动的加速度。
(3)用v-t 图法：即先根据2Ts s 1)(n n ++=nv ；求出打第n 点时纸带的瞬时速度，再求出A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的即时速度，画出如图的v-t 图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。
4 实验一 探究匀变速直线运动的特点
实验一 研究匀变速直线运动一、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。
二、实验原理1．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5T 。
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时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T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x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT 2(T 为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2，然后取平均值，即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 4＋x 5＋x 6－（x 1＋x 2＋x 3）9T 2，即为物体的加速度。
在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T 。
(2)图象法利用v n ＝x n ＋x n ＋12T求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v －t 图象，用v －t 图象的斜率求物体运动的加速度。
三、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。
实验01 研究匀变速直线运动(解析版)
实验01研究匀变速直线运动●注意事项1.平行:纸带和细线要和长木板平行。
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.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。
4.减小误差:小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6-7个计数点为宜。
5.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线。
●误差分析1.使用刻度尺测量计数点间距离时有误差。
2.作v-t图象时出现作图误差。
3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同。
4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差。
【典例1】[常规实验——基本仪器及原理]打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，(1)乙图是________计时器(填“电磁打点”或“电火花”)，所接电源为频率为50Hz的__________V的________电源时(填直流或交流)，每隔_________s打一次点；(2)在某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每5个点取一个计数点，按时间顺序取A、B、C、D、E五个计数点，实验中已得出相邻两计数点间的距离如下图所示(单位：cm)①实验中，必要的措施是________(多选)；A.细线必须与长木板平行B.先释放小车再接通电源C.挂的钩码个数越多越好D.小车应从靠近打点计时器处释放②从纸带可以看出物体在做________________直线运动，在计数点B所代表的时刻，小车运动的瞬时速度大小为v B=__________m/s，小车的加速度大小为a=___________m/s2(保留三位有效数字．．．．．．)。
必修1 第一章 实验一
相同的值Δ v，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到，既然小车运动的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.
1.小车运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起系统误差
2.纸带上计数点间距测量以及作v-t图象引起偶然误差
A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.(s6-s1)等于(s2-s1)的6倍 C.从纸带可求出计数点B对应的速率 D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s 【解析】选C.在做“研究匀变速直线运动”的实验时应先接通 电源再放开纸带，A错误；根据相等的时间间隔内通过的位移有
sM-sN=(M-N)aT2，可知(s6-s1)等于(s2-s1)的5倍，B错误；根据B
4.由纸带求物体运动加速度的方法 (1) 逐差法:即根据 s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2 (T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1=(s4-s1)/3T2, a2=(s5-s2)/ 3T2,a3=(s6-s3)/3T2，再算出a1、a2、a3的平均值 a=(a1+a2+a3)/3=
始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，
所得数据如表所示.
x(m) t(ms) x/t(m/s)
0.500 292.9 1.71
0.600 371.5 1.62
0.700 452.3 1.55
0.800 552.8 1.45
0.900 673.8 1.34
0.950 776.4 1.22
s5 s3 (14.55 6.45) 102 m/s 【解析】 v4 2t 0.2
=0.405 m/s
实验一 研究匀变速直线运动
答案:(1) d6 d4 10T
︱高中总复习︱一轮·物理
(2)根据(1)中得到的数据,以A点对应的时刻为t=0,试在图(乙)所给坐标系中
作出v-t图像,并求物体的加速度a=
m/s2;
︱高中总复习︱一轮·物理
解析:(2)作出 v t 图像,a= v = 0.29 0.125 m/s2≈0.413 m/s2; t 0.5 0.1
︱高中总复习︱一轮·物理
完成下列填空:
(1)用 a 表示滑块下滑的加速度大小,用 vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,
则 v 与 vA,a 和Δ t 的关系式为 v =
.
(2)由图(c)可求得vA=
cm/s,a=
cm/s2.(结果保留三位有效数字)
解析:(1)设遮光片末端到达光电门的速度为 v,则由速度时间关系可知,v=vA+aΔt,且 v = vA v , 2
︱高中总复习︱一轮·物理
实验一 研究匀变速直线运动
实验基础 核心探究
︱高中总复习︱一轮·物理
实验基础
解读实验·萃取精华
︱高中总复习︱一轮·物理
●注意事项 1.两先两后: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. 2.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和小车与滑轮 相撞. 3.减小误差:小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能 在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜. 4.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致 误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线. ●误差分析 1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差. 2.作v-t图像时出现作图误差. 3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同. 4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差.
实验一 研究匀变速直线运动
实验一 研究匀变速直线运动一、基本原理与操作原理装置图操作要领①不需要平衡摩擦力。
②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。
(1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置(3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集二、数据处理与分析1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图1所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，s 1、s 2、s 3、…为相邻两计数点间的距离，若Δs ＝s 2－s 1＝s 3－s 2＝s 4－s 3＝C (常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
图12.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，即v n ＝s n ＋s n ＋12T 。
3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)用“逐差法”求加速度即根据s 4－s 1＝s 5－s 2＝s 6－s 3＝3aT 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔)求出 a 1＝s 4－s 13T 2、a 2＝s 5－s 23T 2、a 3＝s 6－s 33T 2，再算出平均值 即a ＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2。
(2)用图象法求加速度即先根据v n ＝s n ＋s n ＋12T 求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v －t 图象，图线的斜率即物体运动的加速度。
认识“两种仪器”(1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz 交变电流，每隔0.02 s 打一次点 (2)工作条件⎩⎨⎧电磁打点计时器：4～6 V 交流电源电火花计时器：220 V 交流电源 区别“两种点” (1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s ；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定。
实验1_研究匀变速直线运动(上课用)
【例4】一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于 盘面的水平轴转动.用下面的方法测量它匀速转动时的 角速度. 实验器材:电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片. 实验步骤: (1)如右图所示,将电磁打点计时器 固定在桌面上,将纸带的一端穿过 打点计时器的限位孔后,固定在待 测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时, 纸带可以卷在圆盘侧面上.
,
【实验器材】 电磁打点计时器 (或电火花计时器)、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.把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.实验装置见图所示, 放手后,看小车能否在木板上平 稳地加速滑行. 3.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.
【数据处理】 数据处理】 由实验数据得出v 图象.根据表格中的v 由实验数据得出v-t图象.根据表格中的v、t数据,在 数据, 平面直角坐标系中仔细描点，再用平滑曲线连接各点， 平面直角坐标系中仔细描点，再用平滑曲线连接各点， 就得到本次实验的v 图象，它应该是一条倾斜的直线. 就得到本次实验的v-t图象，它应该是一条倾斜的直线. 如图可以看到,对于每次实验, 如图可以看到,对于每次实验,描出的几个点都大致落 在一条直线上. 在一条直线上. 作图线时要注意： 作图线时要注意：要使同一次实验得到的各点尽量 落到直线上,落不到直线上的点, 落到直线上,落不到直线上的点,应均匀分布在直线的 两侧。连线时不能画成折线，不能出现折角， 两侧。连线时不能画成折线，不能出现折角，必须用 折线 折角 平滑曲线连接各点。 平滑曲线连接各点。 连接各点
高考物理一轮总复习(鲁科版)课件：第一章实验一
1
栏目 导引
第一章
运动的描述
匀变速直线运动的研究
(1)张明制作的装置相当于物理实验室 的什么仪器？ (2)通过上表数据,你认为小车在所记录 的这段时间内做怎样的运动？
(3)要测量小车做匀速运动的速度,张明
同学需要知道什么物理量？还要需要什
么测量工具？如何测量？
栏目 导引
第一章
运动的描述
匀变速直线运动的研究
距 0.4 1.1 1.5 1.8 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 离 22 24 30 14 23 00 32 26 12 46 (m)
从上表可以看出,开始时相邻两点间的 距离是逐渐变大的,后面两点间的距离
基本上保持不变,
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第一章
运动的描述
匀变速直线运动的研究
说明开始时小车做加速运动,后面做匀 速运动.再进一步分析开始时加速度的
栏目 导引
第一章
运动的描述
匀变速直线运动的研究
再算出 a1、a2、a3 的平均值 a1＋a2＋a3 s6＋s5＋s4－s3＋s2＋s1 a＝ ＝ 3 9T2 即为所求物体运动的平均加速度. (3)“图象法”求加速度 以打某计数点为计时起点,然后利用 vn＝ sn＋sn＋ 1 测出打各点时的速度,描点得 v-t 图 2T 象,v-t 图象的斜率即为加速度.
图1－4－1
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第一章
运动的描述
匀变速直线运动的研究
(2)“逐差法”求加速度 设相邻相同时间(T)内的位移分别为 s1、s2、 s3„s6,则 s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝„＝s6－ s5＝aT2 2 s4－s1＝3a1T s5－s2＝3a2T2 s6－s3＝3a3T2 s4－s1 s5－s2 s6－s3 a1＝ 2 ,a2＝ 2 ,a3＝ 2 3T 3T 3T
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核心考点•互动探究 从教材走向高考
章末检测卷
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核心考点•互动探究
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核心考点•互动探究
(1)图乙是________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器，电源采用的是 ________(选填“交流4～6 V”或“交流220 V”)．它们所接电源均为频率为50 Hz 的交流电源，振针每隔________s打下一点．现在使用打点计时器测定物体的速度， 当电源频率低于50 Hz时，若仍按照50 Hz计算，则测出的速度值将比真实值 ________(选填“大”或“小”)． (2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为________m/s，第二个遮光片通过光电门 的速度大小为________m/s. (3)小车做加速直线运动的加速度大小为________m/s2.
________________________________________________________________________.
(5)描绘v
-t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度
Δx Δt
表示各计
数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大
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(4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是________ m/s，则此速度的物理意义是
________________________________________________________________________
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二、实验原理与要求
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[基本实验要求] 1．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、交流电源、复写纸． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图，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，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时 器，固定在小车后面；
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解析：(1)图乙是电火花打点计时器，电源采用的是交流220 V．它们所接电源均为 频率为50 Hz的交流电源，振针每隔0.02 s打下一点，当电源频率低于50 Hz时，打点 时间间隔T大于0.02 s，由v＝xt 可知实际计算中时间t偏小，则测出的速度值将比真实 值大．
b．剪下相邻计数点间的纸带紧排在一起求解加速度．
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2．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 s(打点计时器的频率为50 Hz，n为两 计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：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．
小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有
关”或“无关”)．
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解析：(1)由纸带上的点可以看出xAB＝7.5 cm，xBC＝20.1 cm，xCD＝32.7 cm，xDE＝ 45.3 cm，xDE－xCD＝xCD－xBC＝xBC－xAB＝12.6 cm，相邻相等时间间隔内的位移差 相等，所以小车做匀加速直线运动．
3．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，后放开小车；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产生的影响，加 速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．
答案：(1)电火花 交流220 V 0.02 大 (2)0.05 0.10 (3)0.05
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2．[实验原理与操作] 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．
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(2)由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1
s，根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，得vB＝
xAC 2T
＝
0.276 0.2
m/s＝1.38
m/s，vC＝
xBD 2T
＝
0.603－0.075 0.2
m/s＝2.64
m/s，vD＝
xCE 2T
＝
1.056－0.276 0.2
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(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)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．
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(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、 x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为 ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________.
答案：(1)AD
(2)x2－x1＝x3－x2
x2＋x3 10t
(3)x4＋x5＋x622－5t2x1＋x2＋x3
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3．[数据处理与分析] 在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，如图甲 所示的是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，而 相邻计数点间还有4个点未画出．打点计时器所接电源频率为50 Hz.
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实验步骤如下： A．安装好实验器材； B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列点，重复几次，选出一 条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中 a、b、c、d等点； C．测出x1、x2、x3、….
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核心考点•互动探究
(2)第一个遮光片通过光电门的平均速度大小为v1＝
L Δt1
＝0.05
m/s；第二个遮光片通
过光电门的平均速度大小为v2＝ΔLt2＝0.10 m/s.
(3)根据加速度定义式可得小车的加速度a＝v2－t v1＝0.05 m/s2.
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②利用逐差法求解平均加速度(如图所示)
a1＝x43－T2x1，a2＝x53－T2x2，a3＝x63－T2x3⇒a＝a1＋a32＋a3.
③利用平均速度求瞬时速度：vn＝xn－21＋T xn.
④利用速度—时间图象求加速度
a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；
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结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务． (1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细 绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有________(填选项代 号)． A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源
m/s＝3.90 m/s.
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(3)作图时注意，尽量使描绘的点落在直线上，若不能落在直线上，尽量让其分布在 直线两侧．
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核心考点•互动探究
(3)根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔，且T＝ 5t)，求出a1＝x43－T2x1，a2＝x53－T2x2，a3＝x63－T2x3，则a＝a1＋a32＋a3 ＝x4＋x5＋x622－5t2x1＋x2＋x3.
核心考点•互动探究 从教材走向高考
章末检测卷
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核心考点•互动探究
(1)根据________________可以判定小车做匀加速运动． (2)根据运动学有关公式可求得vB＝________ m/s，vC＝________ m/s，vD＝ ________ m/s. (3)利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的v -t图线(以打A点时开始计时)，并根 据图线求出小车运动的加速度a＝________ m/s2.