2022届高考物理一轮突破实验一研究匀变速直线运动的特点

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实验一　研究匀变速直线运动的特点

【实验过程】

1．仪器安装：

(1)把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器

固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿

过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图所示，放手后，

看小车能否在木板上平稳地加速滑行。

2．测量与记录：

(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带

运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，再做两次。

(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便

于测量的点开始每 5个点确定 1个计数点，即计数点的时间间隔为 T＝0.1 s。正

确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中。

(3)利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点

的瞬时速度。

(4)增减所挂钩码的个数，再重复实验两次。

【数据处理】

1.由实验数据得出 vt 图象：

(1)根据表格中的 v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。

(2)作一条直线，使同一次实验得到的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，这条直线就是本次实验的 vt 图线，它是一条

倾斜的直线，如图所示。

2.由实验得出的 vt 图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律：

(1)直接分析图象的特点得出。小车运动的 vt 图象是一条倾斜的直线，如图所示，

当时间增加相同的值 Δt时，速度也会增加相同的值 Δv，由此得出结论：小车的

速度随时间均匀变化。

(2)通过函数关系进一步得出。既然小车的 vt 图象是一条倾斜的直线，那么 v随

t变化的函数关系式为 v＝kt＋b，显然 v与t成线性关系，小车的速度随时间均

匀变化。

3．对纸带进行分段，用 Δx＝aT2计算加速度：若纸带上计数段为偶数，直接分

为前后两段计算，若纸带计数段为奇数，可以舍掉首段进行计算。

【误差分析】

1．根据纸带测量的位移有误差。

2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。

3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差。

4．用作图法，作出的 vt 图象并不是一条直线。

5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平

均加速度。

【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．区分计时点和计数点：计时点是指计时器在纸带上打下的点。计数点是指测

量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每 5个点取一个计数点”与“每隔 4

个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为 0.1 s。

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。

教材原型实验

【典例 1】(1)如图所示为“探究小车速度随时间的变化规律”的实验装置图，

按照实验要求应该(　　)

A.先释放小车，再接通电源

B．先接通电源，再释放小车

C．释放小车和接通电源同时进行操作

(2)本实验必须(　　)

A．要平衡摩擦力

B．要求悬挂物的质量远小于小车的质量

C．上述两项要求都不需要

(3)如图所示，在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中，从得到的纸带中

确定五个计数点，量得 d1＝8.00 cm，d2＝17.99 cm，d3＝30.00 cm，d4＝44.01

cm。每相邻两个计数点间的时间间隔是 0.1 s。则打C点时小车的速度 vC＝

____________m/s，小车的加速度 a＝__________m/s2。(结果保留 2位有效数字)

创新型实验

类型一　不变目的变装置(打点计时器改为传感器)

【典例 2】如图所示是研究小车运动 st 图和 vt 图的实验装置。

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