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(共42张PPT)
实验1 测量做直线运动物体的瞬时速度
实验基础梳理
实验考法突破
实验基础梳理
一、实验目的
通过纸带求解物体运动的速度和加速度。
二、实验设计指引
进行实验时，要保证物体做匀变速直线运动，且打下来的计数
点要适合测量读数。
三、基本原理与操作
实验装置图 实验原理 实验步骤
_____________________________________________ 实验仪器：电火 花计时器（或 ①_____________ ___）、 小车在钩 码的牵引 下运动， 通过研究 纸带上的 信息， （1）按照实验装置图，把打点计时
器固定在长木板④__________一端，
接好电源。
（2）把一细线系在小车上，细线绕
过定滑轮，下端挂合适的钩码，纸带
穿过打点计时器，固定在小车后面。
电磁打点计时器
无定滑轮
实验装置图 实验原理 实验步骤
一端附有定滑轮 的长木板、小 车、②______、 细线、钩码、 ③________、导 线、电源、复写 纸 就可以知 道小车运 动的速度 是怎样随 时间变化 的 （3）把小车停在⑤______打点计时
器处，接通电源，放开小车。
（4）小车运动到定滑轮前，断开电
源，取下纸带。
（5）换纸带重复做三次，选择一条
比较理想的纸带进行测量分析
纸带
刻度尺
靠近
续表
四、数据处理方法
1.利用平均速度求瞬时速度： 。
2.分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计
数点间的距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质，
若物体做匀变速直线运动，则应满足
。
3.利用纸带求物体加速度的两种方法
（1）逐差法
根据（ 为相邻计数点之间的时
间间隔），求出，， ，然后取平均值，
即 ，即为物体的加速度。
在数据处理时可以将纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，
“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为 。
（2）图像法
利用求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出 图
像，用 图像的斜率求物体运动的加速度。
五、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。
六、注意事项
1.平行：纸带、细线要和长木板平行。
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
产生的影响，加速度大小以能在约的纸带上清楚地取出
个计数点为宜。
5.小车从靠近打点计时器位置释放。
实验考法突破
考向1 教材原型实验的考查
例1 （2024·福建福州期末）某班同学充分利用实验室资源，采用不
同的实验装置和方法研究匀变速直线运动规律。
（1）第一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1所
示。已知打点计时器所用交流电的频率为 ，纸带上标出的每
两个相邻计数点之间还有4个计时点未画出。在、、、、 五
个点中，、两点的间距是_______；在打出 点时物块的速度
大小为_______ （结果保留2位有效数字）；物块下滑的加速度
大小为_______ （结果保留2位有效数字）。
图1
解析 刻度尺的分度值是，则读数为
由于每两个相邻计数点之间还有四个计时点，则相邻计数点之间的
时间间隔
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速
度知
由图1得点的读数为 。由逐差法得
。
（2）第二小组利用如图2所示装置研究匀变速直线运动规律。
①实验时必要的措施是____。
AB
A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力
解析 为了使小车做匀变速直线运动，细线必须与长木板平行，A项
正确；先接通电源再释放小车，以充分利用纸带，B项正确；此实
验中小车做匀加速运动即可，没必要使得小车的质量远大于钩码的
质量，也没必要平衡小车与长木板间的摩擦力，C、D两项错误。
②某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图3所示，
图中、、、、 为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个
计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为。分别测
出 点到、、、点之间的距离为、、、，以 点作
为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值，并作出
图像如图4所示。由图4求出小车加速度______，打 点时
小车的速度_______ 。（结果均保留2位有效数字）
解析 由，得
结合图4得，
解得 。
1.（2024·河南信阳期末）某实验小组的同学利用如图1所示的装置
做“测定匀变速直线运动加速度”的实验。
（1）实验中，将长木板垫起一个倾斜角度以平衡摩擦______
（选填“是”或“不是”）必需的步骤。
不是
解析 测定匀变速直线运动加速度的实验中不需要平衡摩擦力，只
需要保证小车做匀变速直线运动即可，则将长木板垫起一个角度以
平衡摩擦不是必需的步骤。
（2）已知实验中使用的交流电源的频率为 ，图2是打出的一条清
晰的纸带，相邻计数点之间有四个点没有画出，如果舍掉位移较小
的 ，则计算实验小车加速度的表达式为_ _________________。
解析 交流电的频率为 ，相邻计数点之间有四个点没有画出，则相
邻计数点间的时间间隔
由逐差法有
整理可得 。
（3）如果实验时所用交流电源的频率比理论值 大，则加速度的
测量值与实际值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
偏小
解析 根据题意，由（2）中分析可知，若实验时所用交流电的频率
比理论值 偏大，则加速度的测量值与实际值相比偏小。
（4）实验小组的小明同学按照课本课后题中提到的方
法，从每个计数点处将纸带剪开分成五段贴到坐标纸
上，沿下端各计数点连线作横轴，沿 段左侧作纵
轴，上端各计数点（纸带宽度的中点）能够拟合成一
条倾斜直线，如图3所示，说明实验小车做__________
运动，若用纵轴表示 ，纸带宽度表示
___（用题中所给物理量符号写出表达式），则倾斜
直线的斜率就表示纸带运动的加速度。
匀加速直线
解析 根据题意，若用纵轴表示 ，由逐差法有
可知，纸带宽度表示 ，若上端各计数点能够拟合成一
条倾斜直线，则 不变，说明实验小车做匀加速直线运动。
考向2 实验创新与拓展的考查
1.实验器材及速度的测量方法的改进（如图）
2.获得加速度方法的改进
靠重物的拉力获得加速度 长木板倾斜，靠重力获得加速度，如图
1、2所示。
3.用频闪照相的方法、滴水法或用光电计时器、手机录像代替打点
计时器
通过以上装置的改进能最大限度地减少长木板和打点计时器的限位
孔的阻力导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运
动，以提高实验的精确度。
例2 （2024·广东联考）图1为利用频闪照相法研究
匀变速直线运动规律的实验装置。质量分别为 、
的两小球、 通过绕过定滑轮的轻绳连接，整个
装置固定在铁架台上，毫米刻度尺紧靠小球 固定。
实验时，小球 从高处由静止开始下落，利用频闪
相机记录小球 的运动过程，得到图2所示的频闪照片。已知相机的
频闪频率为，重力加速度取 。
（1）小球经过点时，球心位置对应的刻度尺的读数_____ ，
小球在该点的速度大小_____ （结果保留2位有效数字）。
9.50
0.25
解析 小球经过 点时，球心位置对应的刻度尺的读数
频闪周期
小球 在该点的速度大小
。
（2）小球下落的加速度____ （结果保留2位有效数字）。
2.0
解析 由图2可知、两点间的距离为，、 两点间的距离
为，、两点间的距离为，则小球在相邻 内
的位移之差为，根据可得小球 下落的加速度
。
（3）根据实验数据可得，小球、 的质量之比近似为___
（填正确答案标号）。
D
A. B. C. D.
解析 对两个小球组成的整体分析有 ，整
理得 ，D项正确。
（4）若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则（3）中小球、 的质
量之比______（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
小于
解析 由题意得
代入数据得
此时
故若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则（3）中小球、 的质量
之比小于真实值。
例3 （2024·江西景德镇二模）使用如图所示的装置探究物体沿斜面
下滑的运动特点，操作步骤如下：
①让滑块从距离挡板 处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流
到量筒中（假设水流是均匀稳定的）；
②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门；
③记录量筒收集的水量 ；
④改变 ，重复以上操作；
⑤记录测得的数据并填写在表格中。
次数
1 95
2 89
3 84
4 77
5 71
根据表中数据得到与____（选填“”“”或“ ”）成正比，由此可
得滑块沿斜面向下做____________运动。若保持下滑的距离 不变，
仅增大滑块的质量，水量 将______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
（实验允许有误差）
匀变速直线
不变
解析 在表格中计算出、 ，如表
次数
1 95 9 025
2 89 7 921
3 84 7 056
4 77 5 929
5 71 5 041
从表格数据可以得出与成正比，则 ，由于水流均匀稳定，
则量筒中收集的水量和时间成正比，所以 ，由此可得滑块
沿斜面向下做匀变速直线运动
位移与体积 的二次方成正比，与滑块的质量无关，所以若保持下
滑的距离不变，仅增大滑块的质量，水量 将不变。实验1　测量做直线运动物体的瞬时速度
【实验基础梳理】
一、实验目的
通过纸带求解物体运动的速度和加速度。
二、实验设计指引
进行实验时，要保证物体做匀变速直线运动，且打下来的计数点要适合测量读数。
三、基本原理与操作
实验装置图 实验原理 实验步骤
实验仪器：电火花计时器(或①　　　　)、一端附有定滑轮的长木板、小车、②　　　　、细线、钩码、③　　　　、导线、电源、复写纸 小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的 (1)按照实验装置图，把打点计时器固定在长木板④　　　　一端，接好电源。 (2)把一细线系在小车上，细线绕过定滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。 (3)把小车停在⑤　　　　打点计时器处，接通电源，放开小车。 (4)小车运动到定滑轮前，断开电源，取下纸带。 (5)换纸带重复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析
四、数据处理方法
1.利用平均速度求瞬时速度：vn=。
2.分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点间的距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质，若物体做匀变速直线运动，则应满足Δs=s2-s1=s3-s2=…=aT2。
3.利用纸带求物体加速度的两种方法
(1)逐差法
根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1=，a2=，a3=，然后取平均值，即==，即为物体的加速度。
在数据处理时可以将纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。
(2)图像法
利用vn=求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图像，用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。
五、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。
六、注意事项
1.平行：纸带、细线要和长木板平行。
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产生的影响，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。
5.小车从靠近打点计时器位置释放。
【实验考法突破】
考向1　教材原型实验的考查
(2024·福建福州期末)某班同学充分利用实验室资源，采用不同的实验装置和方法研究匀变速直线运动规律。
(1)第一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1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计数点之间还有4个计时点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，A、E两点的间距是　　　　cm；在打出C点时物块的速度大小为　　　　 m/s(结果保留2位有效数字)；物块下滑的加速度大小为　　　　 m/s2(结果保留2位有效数字)。
图1
(2)第二小组利用如图2所示装置研究匀变速直线运动规律。
①实验时必要的措施是　　　　。
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
图4
②某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图3所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz。分别测出A点到B、C、D、E点之间的距离为x1、x2、x3、x4，以A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值，并作出-t图像如图4所示。由图4求出小车加速度a=　　　　 m/s2，打A点时小车的速度vA=　　　　 m/s。(结果均保留2位有效数字)
1.(2024·河南信阳期末)某实验小组的同学利用如图1所示的装置做“测定匀变速直线运动加速度”的实验。
(1)实验中，将长木板垫起一个倾斜角度以平衡摩擦　　　　(选填“是”或“不是”)必需的步骤。
(2)已知实验中使用的交流电源的频率为f，图2是打出的一条清晰的纸带，相邻计数点之间有四个点没有画出，如果舍掉位移较小的x1，则计算实验小车加速度的表达式为　　　　　　　。
(3)如果实验时所用交流电源的频率比理论值f大，则加速度的测量值与实际值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)实验小组的小明同学按照课本课后题中提到的方法，从每个计数点处将纸带剪开分成五段贴到坐标纸上，沿下端各计数点连线作横轴，沿AB段左侧作纵轴，上端各计数点(纸带宽度的中点)能够拟合成一条倾斜直线，如图3所示，说明实验小车做　　　　运动，若用纵轴表示xn(n=1，2，3，4，5)，纸带宽度表示　　　　(用题中所给物理量符号写出表达式)，则倾斜直线的斜率就表示纸带运动的加速度。
考向2　实验创新与拓展的考查
1.实验器材及速度的测量方法的改进(如图)
2.获得加速度方法的改进
靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜，靠重力获得加速度，如图1、2所示。
3.用频闪照相的方法、滴水法或用光电计时器、手机录像代替打点计时器
通过以上装置的改进能最大限度地减少长木板和打点计时器的限位孔的阻力导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。
(2024·广东联考)图1为利用频闪照相法研究匀变速直线运动规律的实验装置。质量分别为m1、m2的两小球a、b通过绕过定滑轮的轻绳连接，整个装置固定在铁架台上，毫米刻度尺紧靠小球a固定。实验时，小球a从高处由静止开始下落，利用频闪相机记录小球a的运动过程，得到图2所示的频闪照片。已知相机的频闪频率为10 Hz，重力加速度g取10 m/s2。
(1)小球a经过B点时，球心位置对应的刻度尺的读数xB=　　　　cm，小球a在该点的速度大小vB=　　　　m/s(结果保留2位有效数字)。
(2)小球a下落的加速度a0=　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)根据实验数据可得，小球a、b的质量之比近似为　　　　(填正确答案标号)。
A.2∶1　　B.3∶1　　C.4∶1　　D.3∶2
(4)若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则(3)中小球a、b的质量之比　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(2024·江西景德镇二模)使用如图所示的装置探究物体沿斜面下滑的运动特点，操作步骤如下：
①让滑块从距离挡板s处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中(假设水流是均匀稳定的)；
②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门；
③记录量筒收集的水量V；
④改变s，重复以上操作；
⑤记录测得的数据并填写在表格中。
次数 s/m V/mL
1 4.50 95
2 4.00 89
3 3.50 84
4 3.00 77
5 2.50 71
根据表中数据得到s与　　　　(选填“”“V”或“V2”)成正比，由此可得滑块沿斜面向下做　　　　运动。若保持下滑的距离s不变，仅增大滑块的质量，水量V将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。(实验允许有误差)
参考答案
实验基础梳理
①电磁打点计时器　②纸带　③刻度尺　④无定滑轮　⑤靠近
实验考法突破
【例1】(1)9.30　0.23　0.73　(2)①AB　②5.0　0.40
【解析】　(1)刻度尺的分度值是0.1 cm，则读数为9.30 cm
由于每两个相邻计数点之间还有四个计时点，则相邻计数点之间的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知vC=≈0.23 m/s
由图1得C点的读数为3.20 cm。由逐差法得a=≈0.73 m/s2。
(2)①为了使小车做匀变速直线运动，细线必须与长木板平行，A项正确；先接通电源再释放小车，以充分利用纸带，B项正确；此实验中小车做匀加速运动即可，没必要使得小车的质量远大于钩码的质量，也没必要平衡小车与长木板间的摩擦力，C、D两项错误。
②由x=vAt+at2，得=vA+at
结合图4得a= m/s2，vA=0.40 m/s
解得a=5.0 m/s2。
【巩固训练】
1.(1)不是　(2)a=　(3)偏小　(4)匀加速直线
【解析】　(1)测定匀变速直线运动加速度的实验中不需要平衡摩擦力，只需要保证小车做匀变速直线运动即可，则将长木板垫起一个角度以平衡摩擦不是必需的步骤。
(2)交流电的频率为f，相邻计数点之间有四个点没有画出，则相邻计数点间的时间间隔T=
由逐差法有x5+x4-x3-x2=a(2T)2
整理可得a=。
(3)根据题意，由(2)中分析可知，若实验时所用交流电的频率比理论值f偏大，则加速度的测量值与实际值相比偏小。
(4)根据题意，若用纵轴表示xn(n=1，2，3，4，5)，由逐差法有xn=aT2
可知，纸带宽度表示T2=()2=，若上端各计数点能够拟合成一条倾斜直线，则a不变，说明实验小车做匀加速直线运动。
【例2】(1)9.50　0.25　(2)2.0　(3)D　(4)小于
【解析】　(1)小球a经过B点时，球心位置对应的刻度尺的读数
xB=9.50 cm
频闪周期T==0.1 s
小球a在该点的速度大小
vB= m/s=0.25 m/s。
(2)由图2可知A、B两点间的距离为1.50 cm，B、C两点间的距离为3.50 cm，C、D两点间的距离为5.50 cm，则小球a在相邻0.1 s内的位移之差为2.00 cm，根据Δx=aT2可得小球a下落的加速度
a0= m/s2=2.0 m/s2。
(3)对两个小球组成的整体分析有m1g-m2g=(m1+m2)a，整理得==，D项正确。
(4)由题意得m1g-m2g-f=(m1+m2)a
代入数据得8m1=12m2+f
此时>
故若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则(3)中小球a、b的质量之比小于真实值。
【例3】V2　匀变速直线　不变
【解析】　在表格中计算出、V2，如表
次数 s/m V/mL / V2/mL2
1 4.50 95 9.75 9 025
2 4.00 89 9.43 7 921
3 3.50 84 9.17 7 056
4 3.00 77 8.77 5 929
5 2.50 71 8.43 5 041
从表格数据可以得出s与V2成正比，则s=kV2，由于水流均匀稳定，则量筒中收集的水量V和时间t成正比，所以s∝t2，由此可得滑块沿斜面向下做匀变速直线运动
位移s与体积V的二次方成正比，与滑块的质量无关，所以若保持下滑的距离s不变，仅增大滑块的质量，水量V将不变。

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