【物理】2020届一轮复习人教版第一章实验一、二用打点计时器测速度、探究小车速度随时间变化的规律学案

【物理】2020届一轮复习人教版第一章实验一、二用打点计时器测速度、探究小车速度随时间变化的规律学案

第一章 实验一、二用打点计时器测速度、探究小车速度随时间变化的规律 ‎[实验基础]‎ ‎[实验目的]‎ ‎1．练习正确使用打点计时器。‎ ‎2．会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。‎ ‎3．会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的vt图像，根据图像求加速度。‎ ‎[实验原理]‎ ‎1．打点计时器：计时仪器，接频率为50 Hz的交变电流时每隔0.02 s打一次点。‎ 电磁打点计时器 电火花计时器 工作条件：4～6 V交流电源 工作条件：220 V交流电源 ‎2．匀变速直线运动的判断 ‎(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。‎ ‎(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vt图像。若vt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。‎ ‎[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、细线、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎1．按照实验装置图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。‎ ‎2．把一细线系在小车上，细线绕过滑轮，下端挂合适的钩码，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，接通电源，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。‎ ‎[数据处理]‎ ‎1．利用平均速度公式求瞬时速度：vn＝＝。‎ ‎2．利用逐差法求解平均加速度：＝＝。‎ ‎3．利用速度—时间图像求加速度：‎ ‎(1)作出vt图像，通过图像的斜率求解物体的加速度。‎ ‎(2)剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。‎ ‎[误差分析]‎ ‎1．由于阻力的影响，使得小车的运动不是严格的匀变速直线运动而引起的系统误差。‎ ‎2．电源电压、频率不稳定导致打点不均匀、不等时而引起的系统误差。‎ ‎3．数据测量、图像法处理数据引起的偶然误差。‎ ‎[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．减小误差：小车的加速度要适当大些，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。‎ ‎5．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。‎ ‎6．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。‎ ‎[演练考法]‎ ‎(2016·10月浙江学考) 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中：‎ ‎(1)下列说法中不正确或不必要的是________(填字母)。‎ A．长木板的一端必须垫高，使小车在不拉钩码时能在木板上做匀速运动 B．连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行 C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车 D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始 ‎(2)图1是实验中打下的一段纸带，算出计数点2的速度大小为_________m/s，并在图2标出，其余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在图2中已标出。‎ ‎(3)作图并求得小车的加速度大小为_________m/s2。‎ 图1‎ 图2‎ 解析：(1)A选项要求必须把长木板一段垫高，这个没必要，因为此实验中无需平衡摩擦力，A不必要；细线与长木板平行，车要停靠在打点计时器旁边，B、C有必要；在处理数据时应选点迹清晰的理想纸带，所以不一定要选第一个点作为计数点，D不必要。‎ ‎(2)v＝＝ m/s＝0.60 m/s；‎ ‎(3)a＝＝ m/s2＝1.50 m/s2‎ 答案：(1)AD　 (2)0.60(0.58～0.61均正确)‎ ‎(3)1.50(1.43～1.53均正确)‎