2011年《随堂优化训练物理》 广东教育版必修一第二章 实验：探究匀变速直线运动

(共21张PPT)
实验：探究匀变速直线运动
实验原理分析
1．实验目的：用___________研究小车在重物牵引下的运动，
探究小车速度随时间的变化规律．
2．实验原理：分析纸带求出各位置速度并求出加速度．
3．实验步骤
(1)把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸
出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，并把
纸带穿过___________，连接好电路；
打点计时器
打点计时器
(2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过____，下边挂上合
适的钩码，接通电源，然后_________，让小车拖着纸带运动，
打完一条立即_____电源；
(3)换上新纸带，重复操作三次；
(4)在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些______
___的点迹，找一个适当的点当作计时起点；
(5)一般情况下，每 5 个点取一个计数点，标明各计数点，
测出相邻两个计数点之间的_____，求出各计数点的________，
并求出加速度；
(6)描点作图，画出小车的_________．
4．分析图象得出结论：如果图象是一条倾斜的直线，则小
车做_______________．
滑轮
放开小车
关闭
过于密
集
距离
瞬时速度
v－t 图象
匀变速直线运动
利用 .即：一段时间内的平均速度等于这段时间
纸带的分析与计算
1．求瞬时速度
中间时刻的瞬时速度．
2．用“逐差法”求加速度
(1)若实验数据够用，一般选取 7 个计数点，测量并计算出
6 个间距(如图 2－3－5 所示)．
s4－s1
3T2
，a3＝
3T2
3T2
图 2－3－5
由 s2－s1＝aT2 得
s4－s1＝s4－s3＋s3－s2＋s2－s1＝3aT2
则 a1＝
；
同理：a2＝
s5－s2
s6－s3
；
则加速度的平均值为：
(2)若实验数据少一些，或是只有 5 个计数点间距，一般采
分析纸带求瞬时速度、加速度
[例 1]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打
点计时器使用的交流电的频率为 50 Hz，记录小车运动的纸带如
图 2－3－6 所示，在纸带上选择 A、B、C、D 的 4 个计数点，
相邻两计数点之间还有四个点未画出，B、C 两点到 A 点的距离
已标在纸带上．
图 2－3－6
(1)计算小车通过计数点“B”的瞬时速度 vB＝________m/s.
(2)小车的加速度是 a＝__________m/s2.
答
案：(1)0.26
(2)0.40
思路点拨：(1)相邻两计数点之间还有四个点未画出，说明
计数点的时间间隔为 T＝0.1 s
(2)由于只有两个数据，无法用“逐差法”，只需使用Δs＝
aT2 即可．
小车的加速度
1．在“研究匀变速直线运动”的实验中，所用电源频率为
50 Hz，取其中某段纸带如图 2－3－7 所示，设 0 点为计数点的
起始点，相邻两个计数点之间还打有 4 个点未画出来，则 s1 为
____ cm；加速度 a 为____ m/s2；物体经过第 4 个计数点的速度
v 为____ m/s.
图 2－3－7
＝2 m/s2；
解析：(1)根据纸带可求出 s2＝8－s1，s3＝15－8＝7 cm，有
Δs＝s2－s1＝s3－s2 即：(8－s1)－s1＝7－(8－s1)，解得 s1＝3 cm；
(2)同时可解出Δs＝s3－s2＝7－(8－3)＝2 cm＝aT2，由题可
知 T＝0.1 s
求出加速度为a＝
Δs
T2
(3)先求出第2 个计数点的速度
v2＝
s13
2T
＝
15－3
2×0.1
cm/s＝0.60 m/s
再根据速度公式可求出物体经过第 4 个计数点的速度 v 为
v＝v2＋at＝(0.60＋2×0.2)m/s＝1 m/s.
答案：3
2
1
【教师参考·备选题】如图甲所示，小车放在斜面上，车前
端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物
相连，小车后面与打点计时器的纸带相连．起初小车停在靠近
打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距
离．启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静
止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一
段距离．打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz.图乙中 a、b、
c 是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示．
乙
(1)根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加
速度大小为_____m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)打 a 段纸带时，小车的加速度是 2.5 m/s2.请根据加速度
的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在 b 段纸带中的
___________．
答案：5.0
2.98 段内
×10-2 m/s2
解析：利用“逐差法” a＝
(s4＋s5＋s6)－(s3＋s2＋s1)
a＝
(2.08＋1.90＋1.73)－(1.48＋1.32＋1.12)
9×0.022
＝4.97 m/s2＝5.0 m/s2.
9T2
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通过计数点
的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
实验数据的处理及 v－t 图象
[例 2]在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经各计数
点的瞬时的速度如下：
(1)为了计算加速度，合理的方法是(
)
A．根据任意两计数点的速度公式，用 a＝Δv/Δt 算加速度
B．根据实验数据画出 v－t 图，量出其倾角，由公式 a＝tan
α求加速度
C．根据实验数据画出 v－t 图，由图上相距较远的两点，
由 a＝Δv/Δt，求 a
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出其平均值
作小车的加速度
(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度．
思路点拨：(1)方法 A 只利用了其中的两组数据，偶然误差
较大，方法 D 也具有方法 A 相同的缺点．
方法 B 不可用，因两坐标轴的分度大小往往是不相等的，
也就是说同一组数据，可以画出许多倾角不同的图线，再加上
测量角度时测量误差较大，故不能被采用，常用方法 C 求其加
速度．
(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度，具体作法
如下：
①由表中给出的数据选好标度；
②描点，用“·”表示；
③用直线把描的点连起来，使所描的点尽可能在直线上或
对称地分布在两旁，个别离直线较远的点应舍去；
④选图线中相距较远的两点由 a＝Δv/Δt 求加速度，如图 2
－3－8 所示，则 a＝[(150－50)/(0.55－0.14)] cm/s2＝244 cm/s2
＝2.44 m/s2.
图 2－3－8
答
案：(1)C (2)图见 2－3－8，a＝2.44 m/s2
2．一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影
机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将
小球的位置编号．如图 2－3－9 甲所示，1 位置恰为小球刚开始
运动的瞬间，作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均
为 0.5 s，小球从 1 位置到 6 位置的运动过程中经过各位置的速
度分别为 v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝_____m/s，v4＝0.18 m/s，
v5＝______m/s.在图乙中作出小球的速度－时间图象(保留描点
痕迹)．
图 2－3－9
s2＋s3
s4＋s5
解析：如题图所示，s2＋s3＝0.12 m，则
v2＝
2T
＝
0.12
2×0.5
m/s＝0.12 m/s，
又 s4＋s5＝0.24 m，则
v5＝
2T
＝
0.24
2×0.5
m/s＝0.24 m/s.
其 v－t 图象如图 1 所示．
图 1
答案：0.12
0.24