第一章实验一研究匀变速直线运动

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实验一　研究匀变速直线运动

目标要求　1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度 .2.掌

握判断物体是否做匀变速直线运动的方法.

实验技能储备

一、打点计时器

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

2.结构

(1)电磁打点计时器(如图 1)

图1

(2)电火花计时器(如图 2)

图2

3.工作条件：

二、实验：研究匀变速直线运动

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.

2.实验过程

(1)按照实验装置，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)更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.

3.数据处理

(1)求物体的速度与加速度

① 利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝.

② 利用逐差法求解平均加速度

a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝.

③ 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

①x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离.

②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….

③若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动.

④Δx＝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.

4.注意事项

(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行.

(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：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，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)小车从靠近打点计时器位置释放.

考点一　教材原型实验

例1　(2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动

进行探究.物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图 3所示.已知打点计时器所用交流电的

频率为 50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4个打出的点未画出 .在

A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是______点.在打出 C点时物块的速度大

小为________ m/s(保留 3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s2(保留 2位有

效数字).

图3

答案　A　0.233　0.75

解析　根据题述，物块加速下滑，在 A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是

A点.根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为 1.20 cm，C点对应的刻度为 3.15 cm，D

点对应的刻度为 5.85 cm，E点对应的刻度为 9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70

cm，DE＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔 T＝5× s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动

的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出 C点时物块的速度大小

为vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得 a＝，解得 a＝0.75 m/s2.

1.某同学用图 4甲所示装置探究小车做匀变速直线运动的规律，他采用电火花计时器进行实

验.

图4

(1)请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)________.

① 电火花计时器　②天平　③低压交变电源　④细绳和纸带　⑤砝码、托盘和小车　⑥刻

度尺　⑦停表　⑧一端带有滑轮的长木板

(2)安装好实验装置后，先________，再________.纸带上打出一系列点，其中一段如图乙所

示，可知纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连.

(3)如图乙所示的纸带上，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间时间间隔

为0.1 s，则 vB＝________ m/s，a＝________ m/s2.

答案　(1)②③⑦　(2)接通电源　释放小车　左　(3)0.26　0.4

解析　(1)本实验不需要天平测量质量，电火花计时器应使用 220 V 交变电源，也不需要用

停表测时间，故不需要的器材为②③⑦.

(2)正确的操作顺序是先接通电源，再释放小车，不能颠倒，纸带上和小车相连的一端先被

打点，此时纸带速度较小，点间距离较小，故左端与小车相连.

(3)B点对应的速度是 vB＝＝ m/s＝0.26 m/s，a＝＝0.4 m/s2.

2.(2018·北京卷·21 改编)用图 5所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.

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摘要：

实验一　研究匀变速直线运动目标要求　1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度.2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法.实验技能储备一、打点计时器1.作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50Hz时，每隔0.02s打一次点.2.结构(1)电磁打点计时器(如图1)图1(2)电火花计时器(如图2)图23.工作条件：二、实验：研究匀变速直线运动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.2.实验过程(1)按照实验装置，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...

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