1、测量匀变速直线运动的加速度类型一教材原型实验角度1实验原理和实验操作【典例1】 在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中,(1)实验室提供了以下器材:电火花计时器、一端附有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、交流电源、停表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是_。(2)按照实验进行的先后顺序,将下述步骤的代号填在横线上_。A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在铝板没有滑轮的一端,并连好电路C.换上新的纸带,再重做两次实验D.把长铝板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动F.把一条细绳拴在小车上,细绳跨
2、过定滑轮,下边吊着合适的槽码G.断开电源,取出纸带【解析】(1)本实验需要测量的物理量是位移和时间,用打点计时器打出的纸带上的点就可以算出时间,用刻度尺可以测出两点间的距离,因此,不需要弹簧测力计和停表。(2)根据实验的步骤,正确的顺序应为DBFAEGC。答案:(1)弹簧测力计、停表(2)DBFAEGC角度2实验数据处理【典例2】(2020广州高一检测)图1、2是做“测量匀变速直线运动的加速度”实验的装置和打出的纸带。实验中打点计时器所使用的是频率为50 Hz的交流电源,1、2、3、4、5是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点未标出,每两个计数点间的时间间隔是_ s,由该纸带可求得计数点3对应
3、的小车速度v3=_ m/s,小车的加速度a=_ m/s2。(后面两空计算结果保留2位有效数字)【解析】每相邻两计数点间还有4个打点未标出,则每两个计数点间的时间间隔是0.1 s。根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小为:v3=10-2 m/s=0.31 m/s根据匀变速直线运动的推论公式s=aT2可以求出加速度的大小,得:a=10-2 m/s2=1.1 m/s2。答案:0.10.311.1类型二创新型实验【典例3】如图中的甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图。1.实验创新思路:测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到
4、的信号间的时间差,测出被测物体的速度。2.实验步骤:(1)测速仪发出的超声波信号,图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号。(2)由汽车反射回来的信号,n1、n2分别是P1、P2反射回来的信号。(3)测出P1、P2之间的时间间隔t=1.0 s,已知超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的。3.数据分析:根据图乙可知,汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_m,汽车的速度是_m/s。【解析】图乙中每小格代表的时间间隔t0= s,从发出超声波信号P1到接收到反射信号n1的时间为t1=12 s=0.4 s,信号P1到达汽车时汽车离测速仪的距离为s1=vt1=3
5、400.4 m=68 m。从发出超声波信号P2到接收到反射信号n2的时间为t2=9 s=0.3 s。信号P2到达汽车时汽车离测速仪的距离为s2=vt2=3400.3 m=51 m。汽车接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s=s1-s2=(68-51) m=17 m。由图乙可看出测速仪发出的超声波信号P1接触到汽车到测速仪发出的超声波信号P2接触到汽车的时间间隔t=28.5 s=0.95 s。这段时间即为汽车前进17 m所用的时间,所以汽车的速度为17.9 m/s答案:1717.9【创新评价】创新角度创新方案仪器创新利用超声波测速仪测量物体的速度设计思路根据发出和接收到的信号间的时间差测量手段通过超声波图像获取信息数据处理根据超声波速度测位移【创新探究】使用超声波测速仪的好处是什么?提示:测量速度的数值更准确。
