2021版高考物理一轮复习第1章直线运动第5节实验：研究匀变速直线运动学案8页

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第 5 节　实验：研究匀变速直线运动
一、实验目的
1．练习使用打点计时器，学会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．
二、实验原理
1．打点计时器
(1)作用：计时仪器，当电源频率为 50 Hz时，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
(3)纸带上点的意义：
①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．
②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．
③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．
2．利用纸带判断物体运动状态的方法
(1)沿直线运动的物体经历连续相等时间后的速度分别为 v1、v2、v3、v4、…，若 v2－v1
＝v3－v2＝v4－v3＝…且不为零，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体
在做__匀变速__直线运动，即 a＝
Δv
Δt
＝
Δv1
Δt
＝
Δv2
Δt
＝…
(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为 x1，x2，x3，x4…，若Δx＝x2－x1
＝x3－x2＝x4－x3＝…恒量且不为零，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝__aT2__．
3．速度、加速度的求解方法
(1)“平均速度法”求速度
即 vn＝
xn＋xn＋1
2T
，如图所示．
(2)由纸带求物体运动的加速度
①逐差法：即根据 x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求
出 a1＝
x4－x1
3T2
、a2＝
x5－x2
3T2
、a3＝
x6－x3
3T2
，再算出 a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度：
a＝
a1＋a2＋a3
3
＝
（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）
9T2
.
②图象法：即先根据 vn＝
xn＋xn＋1
2T
求出多个点的瞬时速度，后作出 v－t图象，图象的__
斜率__即为物体运动的加速度．

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三、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、复写纸片．
四、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，并将它的一端固定在小车的后面．实验装置见下图所示，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，切断电源，换上新纸带，重复三
次．
4．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 T＝0.1s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量 0计数点到各个计数点间的距离，并填入
设计的表格中．
5．根据测量结果，用逐差法求出加速度 a，或利用某一段时间内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，作出 v－t 图象，由图象的斜率求得加
速度．
五、注意事项
1．开始释放小车时，应使小车__靠近__打点计时器．
2．应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住．
3．先断开电源，再__取下纸带__．
4．对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度．
5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计
数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔 T′等于多少．
6．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰(注意此项只对于
电磁打点计时器才适用)．
7．不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与 0计数点的距离，再逐个计算 x1、
x2、x3…，读数时应估读到 0.1 mm.
8．尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：
①细绳尽可能与板面保持平行；

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②滑轮和车轮灵活；
③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致．
对应学生用书 p
　实验原理与操作
例 1　在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中：
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮...