2020高考物理大一轮复习教案设计：教师用书 实验一 研究匀变速直线运动

实验一 研究匀变速直线运动

, 认识

“两种仪器”

电火花计时器和电磁打点计时器

(1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz交变电流，每隔0.02 s打一次点 工作??电磁打点计时器：4～6 V交流电源

?(2) 条件??电火花计时器：220 V交流电源 区别“两种点”——计时点和计数点

计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s；计数点是人们根据需要按一定的个数选择的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择的个数而定，如

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每5个点取一个计数点和每隔4个点取一个计数点，时间间隔都是0.1 s。

注意事项

1．平行：纸带和细绳要和木板平行。

2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；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，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。

误差分析

1．使用刻度尺测计数点的距离时有误差。 2．作v-t图象时出现作图误差。

考点一 教材原型实验

考向1 实验原理与操作

(2018·北京卷·21)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下：

a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。

c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……

d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。

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结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝码)

(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v -t图象。

(3)观察v -t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________。v -t图象斜率的物理意义是________。

Δx

(4)描绘v -t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数

Δt点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)。

(5)

早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。

解析： (1)打点计时器使用的是低压交流电源，故选A；打相邻计数点的时间间隔是已知的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)。(2)先标出计数点C对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上。(3)依据v -t图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，

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Δx

判断出小车做匀变速直线运动；v -t图象斜率的物理意义是加速度。(4)表示的是Δt内的

ΔtΔxΔx

平均速度，只有当Δt趋近于零时，才表示瞬时速度。因此若用表示各计数点的瞬时速

ΔtΔt度，对Δt的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx越大，Δx的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差有关。0＋v

(5)如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x＝t，故推出x∝t2。因此，

2只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。

答案： (1)A C (2)如图所示 (3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。

[回归教材] 对(5)问，人教版必修1有如下论述：通过数学运算得出结论：如果物体的初速度为0，而且速度随时间的变化是均匀的，即v∝t，它通过的位移就与所用时间的二次方成正比，即x∝t2；教科版必修1也有类似论述。因此在高考复习中仔细研读教材远比刷题有效。

考向2 数据处理

[2016·天津理综·9(2)]某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

(1)实验中，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

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