《高中物理一轮复习讲义》力学实验1 研究匀变速直线运动

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实验一　研究匀变速直线运动

一、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，防止钩码落地和小车与滑轮相撞．

（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．

二、规律方法总结

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

2．利用纸带判断物体运动状态的方法

沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为 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。

3．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 利用逐差法求解平均加速度（如下图）

a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝= ．

② 利用平均速度求瞬时速度：vn＝．

③ 利用速度—时间图象求加速度：通过图象的求解物体的加速度．

考点一　基本仪器及纸带数据处理

例1．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

例2．如图所示，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，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬

时速度，正确的措施是（　　）

x1 x2 x3 x4 x5 x6

A．增大气垫导轨与水平面的夹角 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．换用宽度更窄的遮光条

例3．如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过

程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为 T=0.10s ，其中

x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x 5=9.61cm、x 6=10.26cm，则 A点处瞬时速度的大

小是_______m/s，小车运动的加速度计算表达式为，加速

度的大小是_______m/s2。（计算结果保留两位有效数字）

例4、如图所示是做匀加速直线运动的小车带动打点计时器在纸带上打出的点的一部分．图中每相

邻两点之间还有四个点没有画出，交流电的频率为50 Hz，测得第二个、第三个计数点与零点相距

d2＝6.0 cm，d3＝10.0 cm，则（计算结果均保留 2位小数）

（1）第一个、第四个计数点与零点相距d1＝ cm；d4＝ cm；

（2）物体经过第一个、第二个计数点的瞬时速度 v1＝ cm/s，v2＝ cm/s；物体

的加速度 a＝ cm/s2．

变式1、如图为接在 50Hz 低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条

纸带，图中所示的是每打 5个点所取的记数点，但第 3个记数点没有画出。由图数据可求得：（计

算结果均保留 3位有效数字）

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