实验讲义-1-研究匀变速直线运动-答案版

实验一：研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 实验原理1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s 打一次点（由于电源频率是50Hz ），纸带上的点表示的是与纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。

2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s 1、s 2、s 3、……为相邻两计数点间的距离，若2132........s s s s s ∆=-=-==恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。

右图为打点计时器打下的纸带。

选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O ，然后（每隔5个间隔点）取一个计数点A 、B 、C 、D …。

测出相邻计数点间的距离s 1、s 2、s 3 … 利用打下的纸带可以：求任一计数点对应的即时速度v ：2Ts s 1)(n n ++==v v n ；如Ts s v c 232+=(其中T=5×0.02s=0.1s ） 3．由纸带求物体运动加速度的方法： (1)利用上图中任意相邻的两段位移求a ：如223T s s a -= (2)用“逐差法”求加速度：即根据2415263s 3s s s s s aT -=-=-=（T为相邻两计数点间的时间间隔）求⇒++=⇒===3a a a a 3T s -s a ;3T s -s a ;3T s -s a 321236322522141()()23216549T s s s s s s a ++-++=再算出a 1、a 2、a 3的平均值即为物体运动的加速度。

(3)用v-t 图法：即先根据2Ts s 1)(n n ++=nv ；求出打第n 点时纸带的瞬时速度，再求出A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的即时速度，画出如图的v-t 图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。

实验01研究匀变速直线运动●注意事项1.平行:纸带和细线要和长木板平行。

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。

4.减小误差:小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差,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.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线。

●误差分析1.使用刻度尺测量计数点间距离时有误差。

2.作v-t图象时出现作图误差。

3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同。

4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差。

【典例1】[常规实验——基本仪器及原理]打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，(1)乙图是________计时器(填“电磁打点”或“电火花”)，所接电源为频率为50Hz的__________V的________电源时(填直流或交流)，每隔_________s打一次点；(2)在某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每5个点取一个计数点，按时间顺序取A、B、C、D、E五个计数点，实验中已得出相邻两计数点间的距离如下图所示(单位：cm)①实验中，必要的措施是________(多选)；A.细线必须与长木板平行B.先释放小车再接通电源C.挂的钩码个数越多越好D.小车应从靠近打点计时器处释放②从纸带可以看出物体在做________________直线运动，在计数点B所代表的时刻，小车运动的瞬时速度大小为v B=__________m/s，小车的加速度大小为a=___________m/s2(保留三位有效数字．．．．．．)。

高考实验一研究匀变速直线运动有答案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．(2)会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度．(3)会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v－t图象，根据图象求加速度．2．实验原理从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间，量出相邻计数点间的距离，利用平均速度求出瞬时速度；计算相邻计数点距离之差，看其是否是一个常数来确定运动性质．3．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．4．实验步骤(1)按照实验装置图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源．(2)把一细线系在小车上，细线绕过滑轮，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)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车．(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带．(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．1．数据处理(1)利用逐差法求平均加速度某4－某1某5－某2某6－某3a1＝，2，a2＝2，a3＝3T3T3T2a＝a1＋a2＋a3.3(2)利用平均速度求瞬时速度某n＋某n＋1dn＋1－dn－1vn＝＝.2T2T(3)利用速度—时间图象求加速度作出速度—时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度．2．注意事项(1)平行：纸带、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．(4)减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．(5)准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线．3．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．(3)电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同．(4)长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差．对实验原理和操作的考查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θ可调．打点计时器的工作频率为50Hz.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个记录点未画出．(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带．B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车．C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连．D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)．(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________.(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5＝________．(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________________________．[解析](1)按常规实验步骤，先安装再操作后整理，再根据打点计时器的使用方法可知正确步骤为D、C、B、A.(2)T打＝＝0.02，因为相邻两计数点间有4个记录点未画出，故计数点的时间间隔50T＝5T打＝0.1.某4＋某5某(3)由vt＝v＝得，v5＝.t2T2(4)为了充分利用数据，应采用逐差法：某4－某1某5－某2某6－某3＋＋3T23T23T2a＝3(某4＋某5＋某6)－(某1＋某2＋某3)＝.9T2某4＋某5[答案](1)DCBA(2)0.1(3)2T(某4＋某5＋某6)－(某1＋某2＋某3)(4)9T21．某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．实验步骤如下：A．安装好实验器材．B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点．C．测出某1、某2、某3….结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有________．(填选项代号)A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重锤G．弹簧测力计(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则某1、某2、某3的关系是__________________________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是________．解析：(1)实验中打点计时器要使用50Hz的低压交流电源；测量某1、某2、某3要使用刻度尺；实验中无需使用秒表、天平、重锤和弹簧测力计，故选A、D.(2)因小车做匀加速直线运动，所以相邻相等时间内的位移之差是恒量，故某3－某2＝某2－某2＋某3某2＋某3某1；c点是bd段的时间中点，则c点的瞬时速度等于该段的平均速度，即vc＝＝.10t2某5t答案：(1)A、D(2)某3－某2＝某2－某1某2＋某310t2．某同学用如图甲所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每隔4个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图乙所示．该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：某2－某1某3－某2某6－某5方法A：由g1＝2，g2＝2，…，g5＝2，取平均值g＝8.667m/2；TTT某4－某1某5－某2某6－某32方法B：由g1＝2，g2＝2，g3＝2，取平均值g＝8.673m/.3T3T3T解析：方法A的实质：g＝某2－某1某3－某2某6－某5/5T2＋T2＋…＋T2某6－某1＝5T2方法B的实质：g＝某4－某1某5－某2某6－某3/33T2＋3T2＋3T2＝(某4＋某5＋某6)－(某1＋某2＋某3)9T2故方法A中2个数据起作用，方法B中6个数据起作用．答案：某1、某6或37.5mm、193.5mm某1、某2、某3、某4、某5、某6或37.5mm、69.0mm、100.5mm、131.5mm、163.0mm、193.5mmB偶然阻力(空气阻力、振针的阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等对纸带问题的处理某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如图所示，已知打点计时器每隔0.02打一个点，该同学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm.(1)小车做什么运动？(2)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？(3)计算小车的加速度多大？[解析](1)因为相邻相等时间内的位移差Δ某＝BC－AB＝CD－BC＝DE－CD＝EF－DE＝常数，所以小车做匀加速直线运动．(2)由题图可知，相邻计数点的时间间隔T＝2某0.02＝0.04由求瞬时速度的方法可得：AC3.32某10－vB＝＝m/＝0.415m/，2T2某0.04BD(5.46－1.50)某10－vC＝＝m/＝0.495m/，2T2某0.04CE(7.92－3.32)某10－vD＝＝m/＝0.575m/，2T2某0.04DF(10.70－5.46)某10－vE＝＝m/＝0.655m/.2T2某0.04(3)画v－t图象，如图所示，描点、拟合得到直线，由图象可得a＝2.0m/2.2222[答案](1)匀加速直线运动(2)0.415m/0.495m/0.575m/0.655m/(3)2.0m/2 3．某同学利用如图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz.(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速．(2)计数点5对应的速度大小为________m/，计数点6对应的速度大小为________m/.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a＝________m/2.解析：(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差Δ某≈2.00cm，在6、7计数点间的位移比5、6计数点间的位移增加了(12.28－11.01)cm＝1.27cm＜2.00cm，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间．(2)计数点5对应的速度大小为某4＋某5(9.00＋11.01)某10－2v5＝＝m/2T2某0.1≈1.00m/.计数点4对应的速度大小为某3＋某4(7.01＋9.00)某10－2v4＝＝m/2T2某0.1≈0.80m/.v4＋v6根据v5＝，得计数点6对应的速度大小为2v6＝2v5－v4＝(2某1.00－0.80)m/＝1.20m/.(3)物块在计数点7到11之间做减速运动，根据Δ某＝aT2得某9－某7＝2a1T2某10－某8＝2a2T2a1＋a2(某9＋某10)－(某8＋某7)故a＝＝22某2T2≈－2.00m/2.答案：(1)67(2)1.001.20(3)2.004．现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为某1、某2、某3、某4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度.数据如下表所示．重力加速度大小g＝9.80m/2.单位：cm某110.76某215.05某319.34某423.65h48.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a＝________(保留3位有效数字)．(2)因为________________________，可知斜面是粗糙的．解析：(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得某3－某1＝2a1T2，某4－某2＝2a2T2a1＋a21a＝，又知T＝＝0.12f联立以上各式得a≈4.30m/2.(2)设斜面倾角为θ，如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度a′＝ginθh＝g＝5.88m/2＞a，所以斜面是粗糙的．h答案：(1)4.30m/2(2)a＜g＝5.88m/2创新设计型实验是近几年高考考查的重点，其创新点主要体现在利用先进计时工具研究匀变速运动，例如2022年高考大纲全国卷用频闪照片方法测定加速度，2022年高考新课标全国卷用光电门和遮光片测定加速度等．虽然创设了新的情景，但是依然万变不离其宗，仍用逐差法计算加速度，平均速度法求解瞬时速度．范例光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分－－别为1.0某102和4.0某103．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/.(结果保留两位有效数字)．(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．[解析](1)d＝10mm＋0.05mm某2＝10.10mm＝1.010cm.2d1.010某10－(2)v1＝＝m/＝1.0m/，t11.0某10－22d1.010某10－v2＝＝m/＝2.5m/.t24.0某10－3(3)v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．[答案](1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块[点评]本实验用光电计时器代替打点计时器来测量速度和加速度，是对原有实验条件、实验器材的迁移和改进，不脱离教材而又不拘泥于教材，仍属于纸带问题的延伸．。

第五讲 研究匀变速直线运动基础知识必备一、练习使用打点计时器1、实验原理：（1）电磁打点计时器：是一种使用交流电源的计时仪器。

工作电压为4~6V 。

当电源的频率是50Hz 时，它每隔0.02s 打一次点，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来。

位于振片一端的振针就跟着振动起来。

这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列的点。

（2）电火花计时器：是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，工作电压为220V 的交流电，当电源频率是50Hz 时，它每隔0.02s 打一次点。

当接通电源，按下脉冲开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负电极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一系列的点。

电磁打点计时器 电火花打点计时器电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力较小，因此它比电磁打点计时器实验误差小一些。

2、实验器材：打点计时器、纸带、刻度尺、导线、电源。

3、实验步骤：（1）把电火花计时器固定在桌面上，检查墨粉底盘是否已正确地套在纸盘上，检查纸带是否正确穿好；（2）按下脉冲开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一系列的点；（3）取下纸带，从能看清楚的某个点开始，如果有n 个点，则时间间隔数是n-1，纸带运动的时间就是t =(n -1)×0.02（4）用刻度尺测量打下这些点时，纸带通过的距离x（5）用tx v 可求得纸带在这段时间内的平均速度。

二、研究匀变速直线运动1、实验原理：（1）做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间内通过的位移之差相等，即2aT x =∆；则有21143T a x x =-；22253T a x x =-；23363T a x x =-，则3321a a a a ++=（非理想纸带）； （2）对于理想的纸带，上式则不用作平均。

（3）做v -t 图像求加速度 2、实验器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、勾码、刻度尺、导线、电源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，连接好电路。

1.1 描述运动的基本概念一、选择题1．关于质点，下列说法正确的是（ ）A ．只有体积或质量很小的物才可以看成质点B ．研究地球的公转周期，可以把它看成质点C ．研究跳水运动员的动作，可以把它看成质点D ．质点是理想化的物理模型，它是一个具有质量而没有体积的抽象的点1．BD2.下列关于时刻和时间间隔的理解，哪些是正确的？（ ）A ．时刻就是一段很短的时间间隔B ．不同时刻反映的是不同事件发生的顺序先后C ．时间间隔确切地说就是两个时刻之间的间隔，反映的是某一事件发生的持续程度D ．时间间隔是无数时刻的总和2.BC3.在下图所示的时间轴上标出的是下列哪些时间或时刻 （ ）A ．第4s 初 B.第3s 初 C.第3s 末 D.前3s3．D4. 一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样大小的速度并列运动，如图1所示，如果这只蜜蜂眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点（如粘着一块口香糖），那么他看到的这一点的运动轨迹是（ ）4．A5.如图2是仲秋夜拍摄到的月球照片，若以地球为参考系观察月球，则其运动形式为（ ） 图2图10123456t/sA.静止不动B.只有自转C.只有公转D.既自转又公转5．C6.在我国东南部的某个大城市，有一天下午，在该城市的中心广场行人拥挤，有人突然高喊：“楼要倒了！”其他人也猛然抬头观看也发现楼在漫漫倾倒，便纷纷狂奔逃生，引起交通混乱，但过了好久，高楼并没有倒塌，人们再仔细观望时，楼依然稳稳矗立在那里，下列有关探究分析这一现象的原因的说法正确的是（）A．是一种错觉，不可能发生B．感觉楼要倾倒的原因是人在运动C．是因为选择了高空运动的云为参考系D．是因为选择了旁边更高的楼为参考系6．AC7.第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是虫子，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟然是一颗子弹，飞行员能抓到子弹的原因是（）A.飞行员的反应快B.子弹的飞行速度远小于飞行员的速度C.子弹相对于飞行员来说是几乎静止的D.飞行员的手特有劲7. C8．一个人从北京去重庆，可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江到重庆，如图所示，这几种情况下：①他的运动轨迹不一样②他走过的路程相同③他的位置变动是不同的④他的位移是相同的以上说法正确的是()A．①②B．③④C．①④D．②③8．C9．物体沿一条直线运动，下列说法中正确的有()A．物体在某时刻的速度为3 m/s，则物体在1 s内一定走3 mB．物体在某1 s内的平均速度是3 m/s，则物体在这1 s内的位移一定是3 mC．物体在某段时间内的平均速度是3 m/s，则物体在1 s内的位移一定是3 mD．物体在某段位移内的平均速度是3 m/s，则物体某1 s内的位移不小于3 m9．B10．客车运能是指一辆客车单位时间最多能够运送的人数．某景区客运索道(如下图)的客车容量为50人/车，它从起始站运行至终点站单程用时10分钟．该客车运行的平均速度和每小时的运能约为()A．5 m/s，300人B．5 m/s，600人C．3 m/s，600人D．3 m/s，300人10．A二、非选择题11．如下图所示，两路灯灯杆A、B相距40 m，一辆汽车用3.2 s时间通过这两根路灯灯杆，据此可以计算出汽车在这段位移中的________速度为________m/s.若灯杆A的近旁相距0.42 m处有一块路牌，汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了0.03 s，在这段时间里的平均速度为________m/s，可以认为汽车驶过灯杆时的________速度为________m/s.11．平均；12.5；14；瞬时；1412.田径场上，描述百米运动员在运动中的位置，需建立什么样的坐标系?描述800米赛跑运动员在运动中的位置需建立什么样的坐标系?足球场上，描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系?要描述足球的位置呢?12.百米运动员是在一条直线上运动，所以应建立直线坐标系；800米赛跑运动员不是在一条直线上运动，而是在一个平面内运动，所以应建立平面直角坐标系；足球运动员也是在球场平面内运动，也要建立平面直角坐标系，而足球的运动可以在草坪上进行，也可以在空中飞行，所以要建立三维坐标系。

2018-2019学年人教版物理必修1第一章实验1：研究匀变速直线运动一、实验探究题。

1.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置．（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）（1）由图(b)可知，小车在桌面上是________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的．（2）该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2．（结果均保留2位有效数字）2. 在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度的对照情况如图所示．（打点计时器的频率为50Hz）（1）由图可以知道，A、B两点的时间间隔是________s，A点到D点的距离是________cm，D点到G点的距离是________cm；（小数点后保留2位）（2）通过测量不难发现，(x BC−x AB)与(x CD−x BC)、与(x DE−x CD)、⋯基本相等．这表明，在实验误差允许的范围之内，拖动纸带的小车做的是________运动；（3）经过合理的数据处理后，可以求得加速度的a=________m/s2；（小数点后保留3位）（4）还可以求出，打B点时小车的瞬时速度v B=________m/s．（小数点后保留3位）3. 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．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50Hz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）在图像中已标出计数点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图像．（3）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）描绘v−t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度Δx表示各计Δt数点的瞬时速度，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Δt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．4.某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b¯）所示，v表示滑块在挡光片遮住光线的Δt¯时间内的平均速度大小，求出v；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④⑥利用实验中得到的数据作出v¯−Δt图，如图（c）所示完成下列填空：（1）用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v ¯与v A 、a 和Δt 的关系式为v ¯________．（2）由图（c ）可求得v A =________cm/s ，a =________cm/s 2．（结果保留3位有效数字）5. 某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度为每0.2s 滴一滴（以滴水计时器内盛满水为准）；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；然后撤去浅盘并同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x 01=1.40cm 、x 12=2.15cm 、x 23=2.91cm 、x 34=3.65cm 、x 45=4.41cm 、x 56=5.15cm ，试问： （1）滴水计时器的原理与课本上介绍的________原理类似．（2）由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v 4=________m/s ，计算小车的加速度a 的表达式为________，计算结果为________m/s 2．（结果均保留二位有效数字）6. 甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间，实验步骤如下：（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂，乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺； （2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子，若夹住尺子的位置刻度为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为________（用L 、L 1和g 表示）；（3）已知当地的重力加速度大小为g=9.80m/s2，L=30.0cm，L1=10.4cm，乙的反应时间为________s；（结果保留两位有效数字）（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议：________．7. 某同学用图(a)所示的实验装置测定重力加速度，其中打点计时器的电源为交流电源，频率为50Hz．打出纸带的一部分如图(b)所示，相邻计数点之间的时间间隔都为t．（1）本实验除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是（）A.交流电源B.刻度尺C.天平（含砝码）（2）若使用x1和x3两组数据来计算重力加速度，则表达式为g=________．（3）已测得x1=6.60cm，x2=8.15cm，x3=9.72cm，已知当地的重力加速度大小约为9.8m/s2，由此可推算出所选纸带相邻计数点之间的时间间隔t=_________s（保留二位小数），实验测得的重力加速度为_________m/s2．参考答案与试题解析2018-2019学年人教版物理必修1第一章实验1：研究匀变速直线运动一、实验探究题。

第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1．进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。

2．学会用实验探究小车速度随时间变化的规律的方法，学会用v­t图像处理实验数据。

二、实验原理1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。

2．用v­t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v­t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v­t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。

三、实验器材打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。

四、实验步骤1．如图所示，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，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。

4．换上新纸带，重复实验三次。

五、数据处理1．测量并记录数据(1)从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。

舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。

标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x ，并记录填入表中。

位置编号 01 2 3 4 5 t /sx /mv /(m·s －1)(2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x 1、x 2、x 3…。

(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T 。

例如，图中计数点4的速度v 4＝x 4＋x 52T。