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(共41张PPT)
实验一
研究匀变速直线运动
1.实验目的
(1)练习正确使用打点计时器，会利用打上点的纸带研究物体
的运动.
(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2).
(3)测定匀变速直线运动的瞬时速度、加速度.
2.实验原理
(1)打点计时器
③处理纸带数据时区分计时点和计数点：计时点是指打点计
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.
(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v t图像.若v t图像是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动.
3.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、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、复写纸片.
4.实验步骤
(1)放长木板：把带有滑轮的长木板平放在实验桌面上(如图
所示).
(2)定打点计时器：把打点计时器固定在长木板的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔.
(3)挂钩码：将小车停在靠近打点计时器的位置，用细绳一端连小车，另一端挂上适当的钩码.
(4)打点：先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动打点，小车停止运动后立即关闭电源.
(5)重复：换上新的纸带，重复实验两次.
5.数据处理
(1)计算速度
根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求各计
数点瞬时速度：
(2)作 v-t 图像
建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，根据数据
描点.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点
均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点可以舍去.
6.注意事项
(1)直线：使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上.
(2)释放：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.
(3)两先两后：先接通电源，计时器工作稳定后，再释放小车，当小车停止运动时先断开电源，后取下纸带.
(4)防碰撞：实验时要防止钩码落地，小车与滑轮碰撞.
(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：在画图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使
图像分布在坐标平面的大部分面积上.使图像中的点尽量均匀分布
在图线两侧.
考点 1 实验原理与操作
【典题 1】在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够
较准确地测出加速度，请将你认为正确的选项前面的字母填在横
线上：______________.
A.把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
B. 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
C.再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适
的钩码，每次必须由静止释放小车
D.把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面
E.把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，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，重复三次
F.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集
的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的
时间作为时间单位.在选好的起始点下面记作 0，往后第五个点作
为计数点 1，依次标出计数点 2、3、4、5、6，并测算出相邻两计
数点间的距离
解析：在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同
时也要求纸带尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小系统
误差又要减小偶然误差.其中 E 项中的电源应采用交流电源，而不
是直流电源.
答案：ABCDFG
考点 2 数据处理与误差分析
考向 1 v-t 图像处理数据
【典题 2】(2023 年广东佛山月考)学生甲利用如图所示
实验装置进行“研究匀变速直线运动”的实验.
(1)请补充完整实验步骤.
A.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边.
B.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接.
C.把穿过打点计点器的纸带固定在小车后面.
D.把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码.
E.先让小车停在______________________处，接通电源，放
开小车.
F.断开电源，取下纸带.
G.换上新纸带，重作两次实验.
H.求出三次测量加速度的平均值，作为测量的最后结果.
(2)他在实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz 的交流电源上，
得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点
间还有 4 个点，图中未画出)，用刻度尺测量出 s1＝3.59 cm，s2
＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.
(3)该同学利用测量的数据描绘 v-t 图像，在描绘前，还不知道
小车是否做匀变速直线运动.用平均速度
Δs
Δt
表示各计数点的瞬时速
度，从理论上讲，对Δt 的要求是______________(填“越小越好”
或“与大小无关”)，该同学随后作出 v-t 图像如图所示，观察
v-t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是__________
______.v-t 图像斜率的物理意义是____________________.
(4)接着学生甲用逐差法求得小车的加速度 a＝________m/s2
(要求充分利用测量的数据，结果保留两位有效数字).如果在测定
匀变速直线运动的加速度时，学生甲不知道工作电压的频率变为
40 Hz，这样计算出的加速度与真实值相比是________(填“偏大”
“偏小”或“不变”).
(5)下列方法有助于减小实验误差的是(
)
A.选取计数点，把每打 5 个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的加速度尽量小些
C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适
当的那一部分进行测量、计算
D.使挂在细绳下钩码的个数尽可能地多
答案：(1)靠近打点计时器 (3)越小越好 随着时间的增大，
速度在均匀增大 加速度的大小 (4)0.80 偏大 (5)AC
考向 2 公式处理实验数据
【典题 3】某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加
速下滑时的运动进行探究.物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分
如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，纸带上
标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出.在 A、B、C、
D、E 五个点中，打点计时器最先打出的是______点.在打出 C 点
时物块的速度大小为________m/s(保留 3 位有效数字)；物块下滑
的加速度大小为________m/s2(保留 2 位有效数字).
解析：物块加速下滑，速度越来越大，在相等时间内物块的
位移越来越大，刚开始时在相等时间内的位移较小，由图示纸带
可知，打点计时器最先打出的点是 A 点.每两个相邻点之间还有 4
个打出的点未画出，相邻计数点间的时间间隔为
t＝0.02×5＝0.1 s
答案：A 0.233 0.75
创新角度 实验装置图或数据信息 创新解读
位移获取
方法的创
新 1.通过位移传感器获取位移.
2.通过频闪照片获取位移，此处的频闪照片与纸带
类似，照片中小球相当于纸带上的计数点
(续表)
创新角度 实验装置图或数据信息 创新解读
速度获取
方法的创
新 让带有挡光片的物体通过光电门，用该段时间
内的平均速度代替瞬时速度 v＝ ，时间通过
光电门的计时器读取
(续表)
创新角度 实验装置图或数据信息 创新解读
加速度获
取方法的
创新 1.第 1 幅图中，用各段纸带可“拼出”v-t 图像，
进而求出加速度.
2.第 2 幅图中，物体从不同的位置由静止开始
下滑，t 是挡光片通过光电门的时间，x 是下滑
的初位置到光电门的距离，由v＝ ，由v2＝2ax
联立可得到加速度与图像斜率的关系.
3.第 3 幅图中，纵坐标是平均速度，列出直线
方程，与匀变速直线运动公式对比可得加速度
(续表)
考向 1 实验数据处理的创新
【典题 4】某同学用图甲所示的实验装置来测量匀变速直
线运动的加速度.
甲
乙
(1)实验的主要步骤：
①用游标卡尺测量挡光片的宽度 d，结果如图乙所示，读得
d＝________mm；
②用刻度尺测量 A 点到光电门所在位置 B 点之间的水平距离 x；
③滑块从 A 点静止释放(已知砝码落地前挡光片已通过光电
门)；
④读出挡光片通过光电门所用的时间 t；
⑤改变光电门的位置，滑块每次都从 A 点静止释放，测量相
应的 x 值并读出 t 值.
(2)根据实验测得的数据，以 x 为横
图线如图丙所示，可求得该图线的斜
率 k ＝________m-1·s-2. 由此进一步求得
滑块的加速度 a ＝________m·s-2.( 计算
结果均保留 3 位有效数字)
丙
解析：(1)根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度 d＝6 mm＋
10×0.05 mm＝6.50 mm.
答案：(1)①6.50 (2)2.38×104
0.503
考向 2 实验目的及器材的创新
【典题5】(2024 年贵州卷)智能手机内置很多传感器，磁传感
器是其中一种.现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件，利用
长直木条的自由落体运动测量重力加速度.主要步骤如下：
甲
乙
h/m 0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
t/s 0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(1)在长直木条内嵌入 7 片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁
铁间的距离如图甲所示.
(2)开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，
然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落.
(3)以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器
的时刻，数据如下表所示：
(4)根据表中数据，补全图乙中的数据点，并用平滑曲线绘制
下落高度 h 随时间 t 变化的 h-t 图线.
(5)由绘制的 h-t 图线可知，下落高度随时间的变化是_______
(填“线性”或“非线性”)关系.
(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度 h 与时间的平方 t2
的函数关系式为 h＝4.916t2(SI).据此函数可得重力加速度大小为
________m/s2.(结果保留 3 位有效数字)
答案：(4)如图所示.
(5)非线性　(6)9.83

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