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(共52張PPT)
第一章　運動的描述　勻變速直線運動的研究
實驗一　測量做直線運動物體的瞬時速度
素養目標　1.會正確使用打點計時器，學會利用紙帶上的點跡求物體的速度和加速度. 2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法.
一、教材原型實驗
一、教材原型實驗
考題1　（2022·北京卷）某同學利用自由落體運動測量重力加速度，實驗裝置如圖1所示，打點計時器接在頻率為50.0 Hz的交流電源上.使重錘自由下落，打點計時器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點跡.挑出點跡清晰的一條紙帶，依次標出計數點1、2、…、8，相鄰計數點之間還有1個計時點.分別測出相鄰計數點之間的距離x1、x2、…、x7，并求出打點2、3、…、7時對應的重錘的速度.
在坐標紙上建立v－t坐標系，根據重錘下落的速度作出v－t
圖線并求重力加速度.
1.15
（2）除點3外，其余各點速度對應的坐標點已在圖3坐標系中標出，請在圖中標出速度v3對應的坐標點，并作出v－t圖線.
答案：（2）見解析圖
解析：（2）描點并作出v－t圖線如圖所示.
9.79
（4）某同學居家學習期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發現通過調節水龍頭閥門可實現水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發出的清脆聲音.于是他計劃利用手機的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度.為準確測量，請寫出需要測量的物理量及對應的測量方法： 　　　　.
答案：（4）見解析
0.02
（2）電火花計時器（如圖所示）


例1　（2023·全國甲卷）某同學利用如圖（a）所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系.讓小車左端和紙帶相連.右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連.鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶.某次實驗得到的紙帶和相關數據如圖（b）所示.
位移區間 AB AC AD AE AF
Δx（cm） 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30
66.0 73.0 87.3 94.6
24.00
80.0
圖（c）
答案：（2）見解析圖甲
解析：（2）根據第（1）小題結果補全實驗點如圖甲所示.
甲
70.0
59.0
乙
b
2k
訓練1　研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖甲所示，其中斜面傾角可調.已知電火花打點計時器所用交流電的周期為0.02 s.紙帶上計數點的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出.
FDECB（或DFECB）
解析：（1）由于電火花打點計時器應用220 V交流電，因此G、H不選，另外由于只測加速度，不用平衡摩擦力，A步驟不選.具體步驟為：先固定打點計時器，后接好電源，放好小車，連好紙帶，接通電源，放開小車，最后斷開電源，取出紙帶，因此步驟是FDECB（或DFECB）.

解析：（3）交變電流的周期比已知的T略大，使得打點時間間隔變長，最后測量的Δv偏大，而計算時認為周期正常，因此測量出的加速度的值偏大.
偏大
二、實驗的創新與改進
二、實驗的創新與改進
考題2　（2022·遼寧卷）某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用d表示）.實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器.光電傳感器所連接的計算機可連續記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt.
刻度尺
解析：（1）由實驗裝置可知，光柵板經過光電傳感器時計算機能記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt，該時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，因此需要測量遮光帶、透光帶的寬度，則還需要的實驗器材為刻度尺.
（2）該同學測得遮光帶（透光帶）的寬度為4.50 cm，記錄時間間隔的數據如表所示：
編號 1遮光帶 2透光帶 3遮光帶 …
Δt/（10－3 s） 73.04 38.67 30.00 …
1.5

（4）該同學發現所得實驗結果小于當地的重力加速度，請寫出一條可能的原因： 　 　　　.
答案：（4）見解析
解析：（4）可能存在空氣阻力作用，所以豎直向下的加速度小于重力加速度.
深化　　實驗創新
創新角度 實驗裝置/原理圖 創新解讀
實驗
原理
創新
（1）滑塊在斜面上靠重力沿斜面的分力與摩擦力的合力獲得加速度.
（2）擋光片經過光電門的平均速度作為滑塊的速度.
（3）平均速度的大小與擋光片的長度有關
創新角度 實驗裝置/原理圖 創新解讀
實驗
情境
創新 （1）用滴水針頭滴水替代打點計時器打紙帶.
（2）小車在水平桌面上因摩擦做勻減速運動
實驗
目的
創新
例2　（2025·重慶質量調研）如圖甲所示是研究小組用智能手機某軟件的“磁力計”功能測量小車在斜面上運動的加速度的示意圖.將手機的感應端緊貼斜面放置，圓柱形磁粒分別固定在小車的前后端，兩磁粒中心之間的距離為d.當小車前后端磁粒依次經過手機時，“磁力計”記錄下前后磁粒經過手機的時間間隔Δt，如圖乙所示.
解析：（1）根據題圖乙可知Δt＝2.6 s－1.9 s＝0.7 s.
0.7
A. 第二次小車可以從不同位置由靜止釋放
B. 若增加小車的長度不會影響初、末速度的測量值
C. 若實驗操作都準確無誤，加速度的測量值仍偏大
C
訓練2　用雷達探測一高速飛行器的位置.從某時刻（t＝0）開始的一段時間內，該飛行器可視為沿直線運動，每隔1 s測量一次其位置，坐標為x，結果如表所示：
t/s 0 1 2 3 4 5 6
x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233
解析：（1）第1 s內的位移507 m，第2 s內的位移587 m，第3 s內的位移665 m，第4 s內的位移746 m，第5 s內的位移824 m，第6 s內的位移904 m，則相鄰1 s內的位移之差接近Δx＝80 m，可以判斷飛行器在這段時間內做勻加速運動.
相鄰1 s內的位移之差近似相等
547
79
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
1. （2025·河北衡水摸底考試）在“探究小車速度隨時間變化規律”的實驗中：
A. 在釋放小車前，小車要靠近打點計時器
B. 打點計時器應放在長木板有滑輪的一端
C. 應先釋放小車，后接通電源
D. 電火花計時器應使用低壓交流電源
解析：（1）在釋放小車前，小車要靠近打點計時器，從而增加有效點的個數，故A正確；打點計時器應放在長木板遠離滑輪的一端，這樣釋放小車后才有足夠的有效點，故B錯誤；應先接通電源，待打點穩定后再釋放小車，故C錯誤；電火花計時器應使用220 V的交流電源，電磁打點計時器才使用低壓交流電源，故D錯誤.
A
1
2
3
4
5
（2）某同學用如圖（a）所示的裝置測定小車做勻加速直線運動的加速度，打出的一條紙帶如圖（b）所示，A、B、C、D、E為紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間的時間間隔為0.1 s.
圖（a）
圖（b）
1
2
3
4
5
0.3
0.4
1
2
3
4
5
2. 某同學用如圖甲所示的裝置測定重力加速度.
甲
解析：（1）電火花計時器所用電源為頻率50 Hz、電壓220 V的交流電源.
交流220 V
50 Hz
1
2
3
4
5
乙
解析：（2）開始打點時，速度小，點距近，故B端與重物相連接.
B
9.4
1
2
3
4
5
9.90
解析：（1）由題圖（b）可知游標卡尺為20分度，則其最小分度為0.05 mm，由游標卡尺的讀數規則可知該讀數為9 mm＋18×0.05 mm＝9.90 mm.
1
2
3
4
5
0.99
小于
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
勻加速直線運動（合理即可）
1
2
3
4
5
B級·能力提升練
4. （2025·山東濰坊考試）利用如圖1所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度.一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動.當一帶有遮光片的滑塊自斜面上端滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離x，記下相應的t值，所得數據如表所示.
圖1
圖2
1
2
3
4
5
x（m） 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950
t（ms） 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4
1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22
1
2
3
4
5
完成下列填空和作圖：
1
2
3
4
5
答案：（2）見解析圖
1
2
3
4
5
2.0
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
次數 1 2 3 4 5
Δl/cm 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85
v/（m·s－1） 4.25 4.10 4.15 4.25
H/m 0.918 1 0.942 3 0.853 0 0.886 0 0.923 1
15.75
解析：（1）游標尺為20分度，精確度為0.05 mm；主尺讀數為15 mm，游標尺第15格與主尺刻度對齊，讀數為0.05×15 mm＝0.75 mm，故小球的直徑為d＝15 mm＋0.75 mm＝15.75 mm.
1
2
3
4
5
4.30
9.85
1
2
3
4
5
A. 適當減小相機的曝光時間
B. 讓小球在真空管中自由下落
C. 用質量相等的實心鋁球代替實心鋼球
AB
解析：（3）適當減小相機的曝光時間，使得平均速度更接近在H處的瞬時速度，可以減小實驗誤差，故A正確；讓小球在真空管中自由下落，可以減小空氣的阻力，可以減小實驗誤差，故B正確；本實驗盡量采用密度大、體積小的鋼球或鉛球做實驗，可以減小因阻力產生的誤差，故C錯誤.
1
2
3
4
5

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