讲义：第1章实验1~实验2讲解

[考试标准]

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，防止钩码落地及小车与滑轮相撞.

(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

a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33

③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T

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)x 1、x 2、x 3…x n 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：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2，….

(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 ＝aT 2，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

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.[仪器选择]利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律，请选出较准确的一组( )

A.学生电源、导线、电火花计时器、小车、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸

B.学生电源、导线、电磁打点计时器、小车、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸

C.导线、电磁打点计时器、小车、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸

D.学生电源、导线、电磁打点计时器、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸

答案 B

解析 使用电火花计时器时不能使用学生电源，选项A 错误，选项B 正确；选项C 缺少学生电源，选项D 缺少小车.

3.[气垫导轨和光电计时器]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 ，用Δx Δt

近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度.为使Δx 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

Δt是Δt时间内的平均速度，Δt越小，

Δx

Δt就越接近某点的瞬时速度.A选项中换用宽度

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Δt很短，Δx

Δt不能确定更接近瞬时速度，选项B、C、D错误.

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

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.

考点二实验原理与实验操作

4.[实验操作]关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是()

A.长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低

B.在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处

C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车

D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动

答案 A

解析长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故选项A错误.实验时，为了能在纸带上得到较多的点迹，释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处，选项B正确；如果先释放小车，可能纸带上打不上几个点，故选项C正确；为了保护小车避免落地摔坏，在小车到达定滑轮前要用手使小车停止运动，选项D正确.

5.[实验原理](多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度.然后他以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直