資源簡介

(共41張PPT)
實驗一
研究勻變速直線運動
1.實驗目的
(1)練習正確使用打點計時器，會利用打上點的紙帶研究物體
的運動.
(2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(Δx＝aT2).
(3)測定勻變速直線運動的瞬時速度、加速度.
2.實驗原理
(1)打點計時器
③處理紙帶數據時區分計時點和計數點：計時點是指打點計
時器在紙帶上打下的點.計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取
的點，要注意“每 5 個點取一個計數點”與“每隔 4 個點取一個
計數點”取點方法是一樣的，時間間隔均為 0.1 s.
(2)勻變速直線運動的判斷
①沿直線運動的物體在連續相等時間T內的位移分別為x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3…，則說明物體在做勻變速直線運動，且Δx＝aT2.
②利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的v t圖像.若v t圖像是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動.
3.實驗器材
電磁打點計時器(或電火花計時器)、一端附有滑輪的長木板、
小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源、復寫紙片.
4.實驗步驟
(1)放長木板：把帶有滑輪的長木板平放在實驗桌面上(如圖
所示).
(2)定打點計時器：把打點計時器固定在長木板的一端，將紙帶穿過打點計時器的限位孔.
(3)掛鉤碼：將小車停在靠近打點計時器的位置，用細繩一端連小車，另一端掛上適當的鉤碼.
(4)打點：先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動打點，小車停止運動后立即關閉電源.
(5)重復：換上新的紙帶，重復實驗兩次.
5.數據處理
(1)計算速度
根據中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，求各計
數點瞬時速度：
(2)作 v-t 圖像
建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，根據數據
描點.畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點
均勻分布在直線的兩側，偏差比較大的點可以舍去.
6.注意事項
(1)直線：使紙帶、小車、細繩和定滑輪在一條直線上.
(2)釋放：開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器.
(3)兩先兩后：先接通電源，計時器工作穩定后，再釋放小車，當小車停止運動時先斷開電源，后取下紙帶.
(4)防碰撞：實驗時要防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞.
(5)紙帶選?。哼x擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，
適當選取計數點.
(6)準確作圖：在畫圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，使
圖像分布在坐標平面的大部分面積上.使圖像中的點盡量均勻分布
在圖線兩側.
考點 1 實驗原理與操作
【典題 1】在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，為了能夠
較準確地測出加速度，請將你認為正確的選項前面的字母填在橫
線上：______________.
A.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面
B. 把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好
電路
C.再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適
的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車
D.把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面
E.把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小
車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的
點，換上新紙帶，重復三次
F.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集
的點，在后邊便于測量的地方找一個起始點，并把每打五個點的
時間作為時間單位.在選好的起始點下面記作 0，往后第五個點作
為計數點 1，依次標出計數點 2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩計
數點間的距離
解析：在實驗中應盡可能地保證小車做勻變速直線運動，同
時也要求紙帶盡可能地直接反映小車的運動情況，既要減小系統
誤差又要減小偶然誤差.其中 E 項中的電源應采用交流電源，而不
是直流電源.
答案：ABCDFG
考點 2 數據處理與誤差分析
考向 1 v-t 圖像處理數據
【典題 2】(2023 年廣東佛山月考)學生甲利用如圖所示
實驗裝置進行“研究勻變速直線運動”的實驗.
(1)請補充完整實驗步驟.
A.把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌邊.
B.把打點計時器固定在木板沒有滑輪的一端，并與電源相連接.
C.把穿過打點計點器的紙帶固定在小車后面.
D.把一條跨過滑輪的細繩一端拴在小車上，另一端吊一鉤碼.
E.先讓小車停在______________________處，接通電源，放
開小車.
F.斷開電源，取下紙帶.
G.換上新紙帶，重作兩次實驗.
H.求出三次測量加速度的平均值，作為測量的最后結果.
(2)他在實驗時將打點計時器接到頻率為 50 Hz 的交流電源上，
得到一條紙帶，打出的部分計數點如圖所示(每相鄰兩個計數點
間還有 4 個點，圖中未畫出)，用刻度尺測量出 s1＝3.59 cm，s2
＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.
(3)該同學利用測量的數據描繪 v-t 圖像，在描繪前，還不知道
小車是否做勻變速直線運動.用平均速度
Δs
Δt
表示各計數點的瞬時速
度，從理論上講，對Δt 的要求是______________(填“越小越好”
或“與大小無關”)，該同學隨后作出 v-t 圖像如圖所示，觀察
v-t 圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據是__________
______.v-t 圖像斜率的物理意義是____________________.
(4)接著學生甲用逐差法求得小車的加速度 a＝________m/s2
(要求充分利用測量的數據，結果保留兩位有效數字).如果在測定
勻變速直線運動的加速度時，學生甲不知道工作電壓的頻率變為
40 Hz，這樣計算出的加速度與真實值相比是________(填“偏大”
“偏小”或“不變”).
(5)下列方法有助于減小實驗誤差的是(
)
A.選取計數點，把每打 5 個點的時間間隔作為一個時間單位
B.使小車運動的加速度盡量小些
C.舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間隔適
當的那一部分進行測量、計算
D.使掛在細繩下鉤碼的個數盡可能地多
答案：(1)靠近打點計時器 (3)越小越好 隨著時間的增大，
速度在均勻增大 加速度的大小 (4)0.80 偏大 (5)AC
考向 2 公式處理實驗數據
【典題 3】某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加
速下滑時的運動進行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分
如圖所示.已知打點計時器所用交流電的頻率為 50 Hz，紙帶上
標出的每兩個相鄰點之間還有 4 個打出的點未畫出.在 A、B、C、
D、E 五個點中，打點計時器最先打出的是______點.在打出 C 點
時物塊的速度大小為________m/s(保留 3 位有效數字)；物塊下滑
的加速度大小為________m/s2(保留 2 位有效數字).
解析：物塊加速下滑，速度越來越大，在相等時間內物塊的
位移越來越大，剛開始時在相等時間內的位移較小，由圖示紙帶
可知，打點計時器最先打出的點是 A 點.每兩個相鄰點之間還有 4
個打出的點未畫出，相鄰計數點間的時間間隔為
t＝0.02×5＝0.1 s
答案：A 0.233 0.75
創新角度 實驗裝置圖或數據信息 創新解讀
位移獲取
方法的創
新 1.通過位移傳感器獲取位移.
2.通過頻閃照片獲取位移，此處的頻閃照片與紙帶
類似，照片中小球相當于紙帶上的計數點
(續表)
創新角度 實驗裝置圖或數據信息 創新解讀
速度獲取
方法的創
新 讓帶有擋光片的物體通過光電門，用該段時間
內的平均速度代替瞬時速度 v＝ ，時間通過
光電門的計時器讀取
(續表)
創新角度 實驗裝置圖或數據信息 創新解讀
加速度獲
取方法的
創新 1.第 1 幅圖中，用各段紙帶可“拼出”v-t 圖像，
進而求出加速度.
2.第 2 幅圖中，物體從不同的位置由靜止開始
下滑，t 是擋光片通過光電門的時間，x 是下滑
的初位置到光電門的距離，由v＝ ，由v2＝2ax
聯立可得到加速度與圖像斜率的關系.
3.第 3 幅圖中，縱坐標是平均速度，列出直線
方程，與勻變速直線運動公式對比可得加速度
(續表)
考向 1 實驗數據處理的創新
【典題 4】某同學用圖甲所示的實驗裝置來測量勻變速直
線運動的加速度.
甲
乙
(1)實驗的主要步驟：
①用游標卡尺測量擋光片的寬度 d，結果如圖乙所示，讀得
d＝________mm；
②用刻度尺測量 A 點到光電門所在位置 B 點之間的水平距離 x；
③滑塊從 A 點靜止釋放(已知砝碼落地前擋光片已通過光電
門)；
④讀出擋光片通過光電門所用的時間 t；
⑤改變光電門的位置，滑塊每次都從 A 點靜止釋放，測量相
應的 x 值并讀出 t 值.
(2)根據實驗測得的數據，以 x 為橫
圖線如圖丙所示，可求得該圖線的斜
率 k ＝________m-1·s-2. 由此進一步求得
滑塊的加速度 a ＝________m·s-2.( 計算
結果均保留 3 位有效數字)
丙
解析：(1)根據游標卡尺讀數規則，擋光片的寬度 d＝6 mm＋
10×0.05 mm＝6.50 mm.
答案：(1)①6.50 (2)2.38×104
0.503
考向 2 實驗目的及器材的創新
【典題5】(2024 年貴州卷)智能手機內置很多傳感器，磁傳感
器是其中一種.現用智能手機內的磁傳感器結合某應用軟件，利用
長直木條的自由落體運動測量重力加速度.主要步驟如下：
甲
乙
h/m 0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
t/s 0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(1)在長直木條內嵌入 7 片小磁鐵，最下端小磁鐵與其他小磁
鐵間的距離如圖甲所示.
(2)開啟磁傳感器，讓木條最下端的小磁鐵靠近該磁傳感器，
然后讓木條從靜止開始沿豎直方向自由下落.
(3)以木條釋放瞬間為計時起點，記錄下各小磁鐵經過傳感器
的時刻，數據如下表所示：
(4)根據表中數據，補全圖乙中的數據點，并用平滑曲線繪制
下落高度 h 隨時間 t 變化的 h-t 圖線.
(5)由繪制的 h-t 圖線可知，下落高度隨時間的變化是_______
(填“線性”或“非線性”)關系.
(6)將表中數據利用計算機擬合出下落高度 h 與時間的平方 t2
的函數關系式為 h＝4.916t2(SI).據此函數可得重力加速度大小為
________m/s2.(結果保留 3 位有效數字)
答案：(4)如圖所示.
(5)非線性　(6)9.83

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