【一轮复习题精选】2015届高考物理一轮复习专题课件：2 实验1《研究匀变速直线运动》

实验 研究匀变速直线运动 一、实验目的1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动2掌握判断物体做匀变速运动的方法 (s aT2)3学会用 “ 逐差法 ” 和 “ 图象法 ” 求解匀变速直线运动的加速度二、实验原理1电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器它的工作电压是 4 6 V，电源频率是 50 Hz，它每隔 0.02 s打一次点，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，使用 220 V交流电压，当电源频率为 50 Hz时，它每隔 0.02 s打一次点如果运 动 物体 带动 的 纸带 通 过 打点 计时 器，在 纸带上打下的点就 记录 了物体运 动 的 时间 纸带 上的点也相 应地表示出了运 动 物体在不同 时 刻的位置研究 纸带 上点与点之 间 的 间 距，就可以了解在不同 时间 里，物体 发 生的位移和速度的大小及其 变 化，从而了解物体的运 动 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， s1、 s2、 s3、 为 相 邻 两 计 数点 间 的距离，若 s s2 s1s3 s2 C(恒量 )，即若两 连续 相等 时间间 隔的位移之差为 恒量， 则 与 纸带 相 连 的物体的运 动为 匀 变 速直 线 运 动 三、实验器材 1 电 磁打点 计时 器 (如下 图 ) 接 线 柱； 线 圈； 振片； 永久磁 铁 ； 振 针 ； 限位孔； 复写 纸 ； 定位 轴 ； 纸带 2 电 火花 计时 器 (如 图 甲、乙 )3一端附有滑 轮 的 长 木板、小 车 、 纸带 、 细绳 、 钩码 、刻度尺、 导线 、 电 源、复写 纸 四、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没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示 . 2.把一条 细绳 拴在小 车 上， 细绳 跨 过 滑 轮 ，并在 绳 的另一端挂上合适的 钩码 ，把 纸带 穿 过 打点 计时 器 (纸带 要放在复写 纸 下面 )，并把 纸带 的一端固定在小 车 的后面3.把小 车 停在靠近打点 计时 器 处 ，接通 电 源后，放开小 车 ， 让 小 车 运 动 ，打点 计时 器就在 纸带 上打下一系列的点，取下 纸带 ， 换 上新 纸带 ，重复 实验 三次4从三条 纸带 中 选择 一条比 较 理想的 纸带 ，舍掉开头 一些比 较 密集的点，在后 边 便于 测 量的地方找一个开始点 为 了 测 量方便和减少 误 差，通常不用每打一次点的 时间 作 为时间 的 单 位，而用每打五次点的 时间 作 为时间 的 单位，就是 T 0.02 s5 0.1 s，在 选 好的开始点下 标 明 A，依次 标为 B、 C、 D、 E ，叫做 计 数点5 测 出六段位移 s1、 s2、 s3、 s4、 s5、 s6的 长 度6.根据 测 量 结 果，利用 “ 实验 原理 ” 中 给 出的公式算出加速度 a1、 a2、 a3的 值 ，注意 T 0.1 s，求出 a1、 a2、 a3的平均 值 ，它就是小 车 做匀 变 速直 线 运 动 的加速度 还 可求出各 计 数点 对应 的速度，作 v-t图 象，求得直 线 的斜率即 为物体运 动 的加速度五、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车3.小车另一端所挂的钩码的个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无大区别，加速度的大小以能在约 50 mm的纸带上清楚取出 7 8个计数点为宜 4 选择 一条理想的 纸带 ，是指 纸带 上的点迹清晰，适当舍弃点密集的部分，适当 选 取 计 数点 (计 数点与 计时 点有区 别 )，弄清楚所 选 的 时间间 隔 T等于多少秒5 纸带 运 动时 要减少 纸带 与打点 计时 器的限位孔的摩擦6要在 钩码 (或砂桶 )落地 处 放置 软垫 或砂箱，防止撞坏 钩码 7要在小 车 到达滑 轮 前用手按住它或放置泡沫塑料 挡板，防止 车 掉在地上或撞坏滑 轮 六、误差分析本实验参与计算的量有 s和 T，因此误差来源于 s和 T，调整好了打点计时器，由于电的频率很稳定，其误差一般小于0.2 Hz，所以可将打点误差忽略不计；若测各个 s时用最小分度为 1 mm的刻度尺，其误差一般不超过 0.5 mm，若点子打得小而清楚，则误差可小于 0.2 mm，因此我们应选择点子打得小而清楚的纸带，且要用最小分度为 1 mm的刻度尺估读到 0.1 mm，并要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差 最好利用 vt图 象 处 理数据，另可按逐差法 处 理数据求加速度的平均 值 ，其好 处 是各个数据都得到利用，从而达到正 负 偶然 误 差充分相抵消的作用如 a (a1 a2 a3)/3 (s4 s5 s6) (s1 s2 s3)/9T2按 s s2 s1 s3 s2 aT2，可以判断物体是否做匀 变 速直 线 运 动 但若用公式 as/T2来 计 算 a的 值 ， 误 差将 较 大 .物 块带动 小 车 做加速运 动时 ，因受 轨 道等各方面的影响致使小 车 加速度不恒定，即小 车 不真正做匀加速直 线 运动 ，若采用如 图 所示装置 则 可避免将包有白 纸 的 总质 量 为 m的 圆 柱金属棒替代 纸带 和重物，蘸有 颜 料的毛笔固定在 马 达上并随之 转动 ，使之替代打点 计时 器当 烧 断挂 圆 柱的 线 后， 圆 柱金属棒 竖 直自由落下，毛笔就在 圆 柱金属棒面上的 纸 上画出 记 号，得到 对应 的 纸带 ，如 图 测 出在同一条 竖 直 线 上各相 邻 的两条画 线 之 间 的 间 隔s1、 s2、 s3 ，利用逐差法 s aT2，根据 电动 机 转动 的周期T，即可求出金属棒下落的加速度 a.【 例 1】 根据打点 计时 器打出的 纸带 ，我 们 可以不利用公式 计 算就能直接得到的物理量是 ( )A 时间间 隔 B位移C加速度 D平均速度【 解析 】 (1)纸带的运动时间如何确定？答 纸带的运动时间由打点时间间隔确定如纸带从某时刻开始运动，同时打下第一个点，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了 6个点，则纸带的运动时间为 (61)0.02 s 0.1s.(2)纸带的运动位移如何确定？答 纸带的运动位移由纸带上打下的点间距离确定如纸带从某时刻开始运动，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了 6个点，刚纸带运动的位移是第 1点到第 6点间的距离，可用毫米刻度尺直接测量，测量方法如下图所示 (3)根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是物体运动的时间间隔和位移试问还可以间接知道哪些物理量？答 还可以间接计算出运动物体某段时间内的平均速度若物体做匀变速直线运动还可进一步算出某时刻物体的瞬时速度和物体运动的加速度【 答案 】 AB【 例 2】 一打点 计时 器固定在斜面上某 处 ，一小 车 拖着穿 过 打点 计时 器的 纸带 从斜面上滑下，如 图 甲所示 图乙是打出 纸带 的一段(1)已知打点 计时 器使用的交 变电 流 频 率 为 50 Hz，利用 图 乙 给 出的数据可求出小 车 下滑的加速度 a _.(2)为 了求出小 车 在下滑 过 程中所受的阻力， 还 需 测 量的物理量有 _，用 测 得的量及加速度 a表示阻力的 计算式 为 f _. (4)小 车 在下滑 过 程中受几个力的作用？各是什么性 质的力？答 小 车 下滑 过 程中受三个力的作用，它 们 分 别 是：竖 直向下的重力 mg，垂直斜面向上的 弹 力 N，沿斜面向上的摩擦力 f.(5)用什么 规 律求出小 车 在下滑 过 程中所受的阻力 f?答 牛 顿 第二定律 1.在用打点 计时 器研究匀 变 速直 线 运