讲义:第1章 实验一研究匀变速运动最新备战高考精品讲义

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,下端挂适量的钩码,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)换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析. 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,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. 规律方法总结 1.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)处理的方法 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(如图 1) 图1 x4-x1 x5-x2 x6-x3 a1+a2+a3 a1= 3T2 ,a2= 3T2 ,a3= 3T2 ?a= 3 xn+xn+1 ③利用平均速度求瞬时速度:vn= 2T 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; b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度. 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(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. 考点一 基本仪器及纸带数据处理 ) 1.[打点计时器的使用]关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是( A.打点计时器一般使用 4~6 V 的直流电源 B.安放纸带时,应把纸带放在复写纸的上面 C.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器 D.最好在接通电源的同时,放开小车 答案 C 解析 (1)打点计时器是一种使用 4~6 V 交流电源的计时仪器, 它是靠通电线圈的磁场与 永久磁铁相互作用使振动片做周期性振动而打点计时的,故必须接低压交流电源;(2)复 写纸应安放在纸带的上面,要求纸带运动时,复写纸绕定位轴转动,这样才能打出清晰 的点;(3)释放小车时,应使小车靠近打点计时器,这样才能在纸带上 50 cm 长度内清楚 地取出 7~8 个计数点(以每打五个点作为一个计数点);(4)应先接通电源,待打点计时器 打点稳定后,再释放小车.综上所述正确选项为 C. 2.[气垫导轨和光电计时器](2015· 浙江理综· 15)如图 2 所示,气垫导轨上滑块经过光电门 时, 其上的遮光条将光遮住, 电子计时器可自动记录遮光时间 Δt.测得遮光条的宽度为 Δx, Δx Δx 用 Δt 近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度.为使 Δt 更接近瞬时速度,正确的措施是 ( ) 图2 A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度 C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.增大气垫导轨与水平面的夹角 答案 A 解析 Δx Δx 是 Δt 时间内的平均速度,Δt 越小, 就越接近某点的瞬时速度.A 选项中换 Δt Δt 用宽度更窄的遮光条,就是取更短的时间 Δt,A 正确;B、C、D 选项中的处理不能保证 Δx Δt 很短, 不能确定更接近瞬时速度,选项 B、C、D 错误. Δt 3.[纸带数据处理]如图 3 是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带. 图3 (1)已知打点计时器电源频率为 50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________. (2)A、B、C、D 是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中 读出 A、 B 两点间距 x=________; C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数 字) . 答案 (1)0.02 s (2)0.700 cm 0.100 m/s 1 解析 (1)打点计时器频率为 50 Hz,周期 T= f =0.02 s,故打相邻两点的时间间隔为 0.02 s. (2)两相邻计数点间的时间间隔为 T=0.02×5 s=0.1 s, 由图读出 x=7.00 mm=0.700 cm.C xBC+xCD 0.90+1.10 点对应速度 vC= 2T = cm/s=0.100 m/s. 2×0.1 认识“两种仪器” ,区别“两种点” 1.打点计时器 (1)作用:计时仪器,每隔 0.02 s 打一次点. (2)工作条件 ①电磁打点计时器:4~6 V 的交流电源.②电火花计时器:220 V 的交流电源. 2.气垫导轨:导轨小孔中喷出的气体使滑块处于悬浮状态,减小滑块与导轨间的摩擦阻 力. 3.计时点和计数点 (1)计时点和计数点的比较 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 们根据需要按一定的个数选择的点,两个相邻计数点间的时间间隔由选择的个数而定, 如每 5 个点取一个计数点和每隔 4 个点取一个计数点,时间间隔都是 0.1 s. (2)纸带上相邻的两点的时间间隔均相同,速度越大,纸带上的计数点越稀疏. 考点二 是( ) 实验

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