新教材高中物理学案鲁科版必修第一册：第4节科学测量：做直线运动物体的瞬时速度一、实验目的(1)测量小车的瞬时速度。(2)判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。(3)学习使用打点计时器。二、实验器材电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、低压交流电源(或220V交流电源)、纸带、长木板(或者轨道)、U形夹、小车、毫米刻度尺。长木板的作用是什么？提示：形成斜面，便于测量小车的瞬时速度。三、实验原理与设计1．实验原理：(1)电磁打点计时器的测量原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，上下振动的振针便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点对应的时间为0.02s。(2)可测物理量：相邻两点之间的距离可以用刻度尺测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的位移。由此可获知物体运动的速度等。2．实验设计：(1)利用两种打点计时器。电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作220V交流电电压打点周期性产生电火花振针周期性上下振动4～6V交流电-1-方式打点0.02s周期记录位移、时间信息(2)利用频闪照相法。①频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的频闪照片的方法。②频闪灯：每隔相等时间闪光一次，如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次。③频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。④记录信息：物体运动的时间和位移。(3)瞬时速度的求法及匀变速直线运动的判断。ΔsΔs①利用平均速度v＝，当Δt很短时，可以近似认为平均速度等于t时刻的瞬时速度，ΔtΔt利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动。②利用Δs＝s2－s1＝s3－s2＝…＝sn－sn－1＝aT判断物体是否做匀变速直线运动。四、实验步骤(1)将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜。(2)连接好打点计时器的电路(注意此过程中要断开开关)。(3)将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面，并使小车靠近打点计时器。(4)闭合电路开关，稍后(打点稳定后)释放小车，打完纸带后立即关闭电源。(5)更换纸带，重复操作三次。(6)选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点作为开始点，选择相隔0.1s的若干个计数点进行长度测量，并将数据填入设计好的表格中。(1)利用电火花打点计时器应注意哪些问题？为什么采用电火花打点计时器？提示：使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。这种计时器纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小。(2)开始实验时对小车和打点计时器有什么要求？-2-20.02s提示：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。五、数据收集与分析1．用逐差法求加速度以取六个间隔为例，则：s4－s1s5－s2s6－s3a1＝2，a2＝2，a3＝2。3T3T3T加速度的平均值为1a＝(a1＋a2＋a3)31s4－s1s5－s2s6－s3＝(2＋2＋2)33T3T3T＝12[(s4＋s5＋s6)－(s1＋s2＋s3)]9T逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，达到正、负偶然误差充分抵消的作用，使计算结果更接近真实值。2．用vt图像求加速度：(1)在纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1s的若干计数点进行测量，在选好的第一个点下面标明0，在第六个点下面标1，在第十一个点的下面标2，依此类推，每隔4个点下面计一个数，这些标数字的点叫作计数点。如图所示，测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、s3…填入表中。位置间隔间隔距离s/m0～11～22～33～44～5(2)根据测量结果，再利用匀变速直线运动的瞬时速度的求解方法，即中间时刻的瞬时速度可sn＋sn＋1以用这段时间内的平均速度来求解，也就是vn＝，可求出打第n个计数点时纸带的瞬2T时速度，并将瞬时速度的值填入表中。位置编号时间t/s1234-3-速度v/m·s－1(3)用横坐标表示时间T、纵坐标表示瞬时速度v，在坐标平面上标出(T，v1)、(2T，v2)、…各点，把这些点连接起来可画出一条直线，它就是物体运动的速度图像，从此直线的斜率就可求得物体的加速度。(1)实验结束后，如何选取...
