实验一研究匀变速直线运动
一、基本原理与操作
二、数据处理与分析
1.分析物体的运动性质
测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质。
2.由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。
3.利用纸带求物体加速度的两种方法
(1)逐差法：根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，再算出a1、a2、a3的平均值a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(1,3)×(eq\f(x4－x1,3T2)＋eq\f(x5－x2,3T2)＋eq\f(x6－x3,3T2))
＝eq\f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2)，即为物体的加速度。
(2)图象法：如图1所示，以打某计数点时为计时起点，利用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出打各点时的瞬时速度，描点得v－t图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。
图1
认识“两种仪器”
1.作用：计时仪器，接频率为50Hz交变电流，每隔0.02s打一次点
2.eq\a\vs4\al(工作,条件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：4～6V交流电源,电火花计时器：220V交流电源))
区别“两种点”
1.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0.02s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的个数而定。
2.纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计数点越稀疏。
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，后取下纸带。
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.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。
热点一教材原型实验
【例1】(2016·海南单科，11)某同学利用图2(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。
图2
根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：
(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为________m/s。在打出D点时，物块的速度大小为________m/s；(保留2位有效数字)
(2)物块的加速度大小为________m/s2。(保留2位有效数字)
解析(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，所以vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0.0461＋0.0659,0.2)m/s＝0.56m/s，vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(0.0861＋0.1061,0.2)m/s＝
0.96m/s。
(2)根据题意，该同学认为物块的运动为匀加速运动，则根据速度公式vD＝vB＋a·2T，代入数据整理可以得到a＝2.0m/s2。
答案(1)0.560.96(2)2.0
【变式训练1】(1)如图3所示为“探究小车速度随时间的变化规律”的实验装置图，按照实验要求应该()
图3
A.先释放小车，再接通电源
B.先接通电源，再释放小车
C.同时释放小车和接通电源
(2)本实验必须()
A.要平衡摩擦力
B.要求悬挂物的质量远小于小车的质量
C.上述两项要求都不需要
(3)如图4所示，在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中，从得到的纸带中确定五个计数点，量得d1＝8.00cm，d2＝17.99cm，d3＝30.00cm，d4＝44.01cm。每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s。则打C点时小车的速度vC＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留2位有效数字)
图4
解析(1)实验中应该先接通电源，再释放小车，选项B正确。
(2)本实验不是验证牛顿第二定律的实验，只需要保持合力恒定即可，选项C正确。
(3)根据匀变速直线运动的规律，有vC＝eq\f(d3－d1,2T)＝1.1m/s，
加速度a＝eq\f(d4－d2－d2,4T2)＝2.0m