2019届一轮复习鲁科版 第一章 研究匀变速直线运动 学案

实验一 研究匀变速直线运动

一、基本原理与操作

二、数据处理与分析

1．匀变速直线运动的判断

(1)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Δs ＝s 2－s 1＝s 3－s 2＝s 4－s 3＝C (常量)，即两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。

(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v －t 图象。若v －t 图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。

2．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，v n ＝s n ＋s n ＋12T 。

3．利用纸带求物体加速度的两种方法

(1)逐差法：根据s 4－s 1＝s 5－s 2＝s 6－s 3＝3aT 2(T 为相邻两计数点之间的时间间隔)，

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a 1、a 2、a 3的平均值a ＝a 1＋a 2＋a 33

＝13×(s 4－s 13T 2＋s 5－s 23T 2＋s 6－s 33T 2)

＝（s 4＋s 5＋s 6）－（s 1＋s 2＋s 3）9T 2

，即为物体的加速度。 (2)图象法：如图所示，以打某计数点时为计时起点，利用v n ＝s n ＋s n ＋12T 求出打各

点时的瞬时速度，描点得v －t 图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。

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。 注意事项

1．平行：纸带和细绳要和木板平行。

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．纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。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，让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。

热点一实验原理与实验操作

【例1】[2015·广东理综，34(1)]某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。

①请完成以下主要实验步骤：按图1(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物________(填“靠近”或“远离”)计时器下端；______________________，________________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。

②图(b)和(c)是实验获得的两条纸带，应选取________(填“b”或“c”)来计算重力加速度。在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和__________________________________________。

图1

解析①为了使纸带打下的点多一些，竖直提起悬吊重物的纸带时应使重物靠近打点计时器下端，且应先接通电源，再释放纸带，使重物自由下落。

②重物下落是匀加速运动，故应选“b”来计算重力加速度；重物下落过程中系统受重力，空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力等。

答案①靠近先接通打点计时器电源，再释放纸带

②b纸带与打点计时器之间有摩擦

热点二数据处理与分析

【例2】(2016·海南单科，11)某同学利用图2(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。

(a)

(b)

图2

根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为________m/s。在打出D点时，物块的速度大小为______m/s；(保留两位有效数字)

(2)物块的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字)

解析(1)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，所

以v B＝s AC

2T＝

0.046 1＋0.065 9

0.2m/s＝0.56 m/s，v D＝

s CE

2T＝

0.086 1＋0.106 1

0.2m/s＝

0.96 m/s ；

(2)根据题意，该同学认为物块的运动为匀加速运动，则根据速度公式v D ＝v B ＋a ·2T ，代入数据整理可以得到a ＝2.0 m/s 2。

答案 (1)0.56 0.96 (2)2.0

热点三 实验的改进与创新

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，即所谓情境新而知识旧。因此做实验题应注重迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。

1．实验器材的改进及速度的测量方法

2．获得加速度方法的改进

长木板倾斜靠重力获得加速度，如图甲、乙所示――→替代

靠重物的拉力获得加速度。

【例3】 （2015·全国卷Ⅱ，22）某同学用图3（a ）所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b ）所示，图中标出了五个连续点之间的距离。