第5天实验一：研究匀变速直线运动（原卷版）-【寒假自学课】2023年高一物理寒假精品课（人教版2019）

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第5天实验一：研究匀变速直线运动（复习篇）

1.进一步练习使用打点计时器.

2.会利用纸带求瞬时速度.

3.会利用 v－t图像处理实验数据，并由图像计算小车的加速度和判断小车的运动情况．

4.会通过实验探究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度．

1. 某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，

然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示．已知该相机的连拍频率

是每秒 10 张，照片与实物的比例为 1∶10.为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进

行了研究．请根据图中数据回答下列问题：

(1)该照相机连拍时，其拍摄周期为 T＝________ s.

(2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度 v2＝________ m/s，在第五个位置的速度 v5＝

________ m/s.

(3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度 a＝____ m/s2.

2. 如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装

置可以测得自由落体加速度．

(1)所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需

(填字母代号)．

A．直流电源 B．天平及砝码

C．8 V 交变电源 D．毫米刻度尺

(2)已知电磁打点计时器的工作频率为 50 Hz，实验中得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E

是打点计时器连续打出的点，图中四个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为 ________

cm；在打下点 D时重物的速度大小为 m/s.重物的加速度大小为_______ m/s2.该实验中测得

的自由落体加速度的值偏小，其主要原因是

一、探究小车匀变速直线运动的规律

（一）、实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示

这点的瞬时速度．

2．用 v－t图像表示小车的运动情况：以速度 v为纵轴、时间 t为横轴建立直角坐标系，用描点法

画出小车的 v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果 v－t图像是一条倾斜的直线，说

明小车的速度是均匀变化的．

（二）、实验器材

打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、

复写纸(墨粉)、坐标纸．

（三）、进行实验

1．如图所示，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．木板上放一个可

以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳．

2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先启动打点计时器，后放开小车

(均选填“启动打点计时器”或“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

一行小点．随后，立即关闭电源．

3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验．

（四）、数据记录

1．采集数据

舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点．可选择相隔0.1 s(或更短)的若干

计数点进行测量．

如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计

数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计

的表中．

2．求解并记录各计数点的瞬时速度

(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，…，vn＝.

T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为 50 Hz，每 5个点取一个计数点(中间隔4个

点)，则T＝0.1 s.

(2)设计表格并记录相关数据

位置编号0 1 2 3 4 5 6 …

时间 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

vⅠ/(m·s－1)

vⅡ/(m·s－1)

vⅢ/(m·s－1)

…

（五）、、数据分析

1．在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中

描点．

2.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较

大的点忽略不计，如图所示．

3．观察所得到的直线，分析小车速度随时间变化的规律．

4．根据所画 v－t图像求出小车运动的加速度 a＝.

（六）、注意事项

1．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器．

2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车．

3．打点完毕，立即关闭电源．

4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点 (注意计数点与计时点的

区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少．

5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)．

6．在坐标纸上画 v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸．

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