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(共52张PPT)
第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究
实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度
素养目标　1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度. 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法.
一、教材原型实验
一、教材原型实验
考题1　（2022·北京卷）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上.使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹.挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1、2、…、8，相邻计数点之间还有1个计时点.分别测出相邻计数点之间的距离x1、x2、…、x7，并求出打点2、3、…、7时对应的重锤的速度.
在坐标纸上建立v－t坐标系，根据重锤下落的速度作出v－t
图线并求重力加速度.
1.15
（2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度v3对应的坐标点，并作出v－t图线.
答案：（2）见解析图
解析：（2）描点并作出v－t图线如图所示.
9.79
（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音.于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度.为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法： 　　　　.
答案：（4）见解析
0.02
（2）电火花计时器（如图所示）


例1　（2023·全国甲卷）某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系.让小车左端和纸带相连.右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连.钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带.某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示.
位移区间 AB AC AD AE AF
Δx（cm） 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30
66.0 73.0 87.3 94.6
24.00
80.0
图（c）
答案：（2）见解析图甲
解析：（2）根据第（1）小题结果补全实验点如图甲所示.
甲
70.0
59.0
乙
b
2k
训练1　研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角可调.已知电火花打点计时器所用交流电的周期为0.02 s.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出.
FDECB（或DFECB）
解析：（1）由于电火花打点计时器应用220 V交流电，因此G、H不选，另外由于只测加速度，不用平衡摩擦力，A步骤不选.具体步骤为：先固定打点计时器，后接好电源，放好小车，连好纸带，接通电源，放开小车，最后断开电源，取出纸带，因此步骤是FDECB（或DFECB）.

解析：（3）交变电流的周期比已知的T略大，使得打点时间间隔变长，最后测量的Δv偏大，而计算时认为周期正常，因此测量出的加速度的值偏大.
偏大
二、实验的创新与改进
二、实验的创新与改进
考题2　（2022·辽宁卷）某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带（宽度用d表示）.实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器.光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt.
刻度尺
解析：（1）由实验装置可知，光栅板经过光电传感器时计算机能记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt，该时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此需要测量遮光带、透光带的宽度，则还需要的实验器材为刻度尺.
（2）该同学测得遮光带（透光带）的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示：
编号 1遮光带 2透光带 3遮光带 …
Δt/（10－3 s） 73.04 38.67 30.00 …
1.5

（4）该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因： 　 　　　.
答案：（4）见解析
解析：（4）可能存在空气阻力作用，所以竖直向下的加速度小于重力加速度.
深化　　实验创新
创新角度 实验装置/原理图 创新解读
实验
原理
创新
（1）滑块在斜面上靠重力沿斜面的分力与摩擦力的合力获得加速度.
（2）挡光片经过光电门的平均速度作为滑块的速度.
（3）平均速度的大小与挡光片的长度有关
创新角度 实验装置/原理图 创新解读
实验
情境
创新 （1）用滴水针头滴水替代打点计时器打纸带.
（2）小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动
实验
目的
创新
例2　（2025·重庆质量调研）如图甲所示是研究小组用智能手机某软件的“磁力计”功能测量小车在斜面上运动的加速度的示意图.将手机的感应端紧贴斜面放置，圆柱形磁粒分别固定在小车的前后端，两磁粒中心之间的距离为d.当小车前后端磁粒依次经过手机时，“磁力计”记录下前后磁粒经过手机的时间间隔Δt，如图乙所示.
解析：（1）根据题图乙可知Δt＝2.6 s－1.9 s＝0.7 s.
0.7
A. 第二次小车可以从不同位置由静止释放
B. 若增加小车的长度不会影响初、末速度的测量值
C. 若实验操作都准确无误，加速度的测量值仍偏大
C
训练2　用雷达探测一高速飞行器的位置.从某时刻（t＝0）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如表所示：
t/s 0 1 2 3 4 5 6
x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233
解析：（1）第1 s内的位移507 m，第2 s内的位移587 m，第3 s内的位移665 m，第4 s内的位移746 m，第5 s内的位移824 m，第6 s内的位移904 m，则相邻1 s内的位移之差接近Δx＝80 m，可以判断飞行器在这段时间内做匀加速运动.
相邻1 s内的位移之差近似相等
547
79
限时跟踪检测
A级·基础对点练
1. （2025·河北衡水摸底考试）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
A. 在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B. 打点计时器应放在长木板有滑轮的一端
C. 应先释放小车，后接通电源
D. 电火花计时器应使用低压交流电源
解析：（1）在释放小车前，小车要靠近打点计时器，从而增加有效点的个数，故A正确；打点计时器应放在长木板远离滑轮的一端，这样释放小车后才有足够的有效点，故B错误；应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C错误；电火花计时器应使用220 V的交流电源，电磁打点计时器才使用低压交流电源，故D错误.
A
1
2
3
4
5
（2）某同学用如图（a）所示的装置测定小车做匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s.
图（a）
图（b）
1
2
3
4
5
0.3
0.4
1
2
3
4
5
2. 某同学用如图甲所示的装置测定重力加速度.
甲
解析：（1）电火花计时器所用电源为频率50 Hz、电压220 V的交流电源.
交流220 V
50 Hz
1
2
3
4
5
乙
解析：（2）开始打点时，速度小，点距近，故B端与重物相连接.
B
9.4
1
2
3
4
5
9.90
解析：（1）由题图（b）可知游标卡尺为20分度，则其最小分度为0.05 mm，由游标卡尺的读数规则可知该读数为9 mm＋18×0.05 mm＝9.90 mm.
1
2
3
4
5
0.99
小于
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
匀加速直线运动（合理即可）
1
2
3
4
5
B级·能力提升练
4. （2025·山东潍坊考试）利用如图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如表所示.
图1
图2
1
2
3
4
5
x（m） 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950
t（ms） 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4
1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22
1
2
3
4
5
完成下列填空和作图：
1
2
3
4
5
答案：（2）见解析图
1
2
3
4
5
2.0
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
次数 1 2 3 4 5
Δl/cm 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85
v/（m·s－1） 4.25 4.10 4.15 4.25
H/m 0.918 1 0.942 3 0.853 0 0.886 0 0.923 1
15.75
解析：（1）游标尺为20分度，精确度为0.05 mm；主尺读数为15 mm，游标尺第15格与主尺刻度对齐，读数为0.05×15 mm＝0.75 mm，故小球的直径为d＝15 mm＋0.75 mm＝15.75 mm.
1
2
3
4
5
4.30
9.85
1
2
3
4
5
A. 适当减小相机的曝光时间
B. 让小球在真空管中自由下落
C. 用质量相等的实心铝球代替实心钢球
AB
解析：（3）适当减小相机的曝光时间，使得平均速度更接近在H处的瞬时速度，可以减小实验误差，故A正确；让小球在真空管中自由下落，可以减小空气的阻力，可以减小实验误差，故B正确；本实验尽量采用密度大、体积小的钢球或铅球做实验，可以减小因阻力产生的误差，故C错误.
1
2
3
4
5

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