[高一理化生]5实验匀变速直线运动的实验研究.doc

第五讲 匀变速直线运动的实验研究1实验目的(1)练习使用电磁打点计时器或电火花计时器.(2)使用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律.2 实验原理 小车拖着纸带运动时，打点计时器就在纸带上打出一系列点利用打点计时器的计时原理和纸带上点间位置的相对关系，找出运动物体在不同时刻的相对位置，利用平均速度公式v =可求某时刻对应的瞬时速度，并作v-t图象：以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系.从图象可以看出，小车运动的v-t图象是一条直线，直线的斜率等于加速度的大小（例题）3 实验器材: 电火花打点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. 4 探究过程(1)把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.(2) 把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边拴上合适的钩码.把纸带穿过打点计时器，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，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点. 换上新纸带，重复实验三次.(4) 数据处理:用v-t图像法，先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度即vn=sn+sn+1/2T求出打第n个点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图像，图线的斜率即为物体运动的加速度：a=v/t.（例题2）5注意事项(1) 要在钩码落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码.(2) 要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料档板，防止车掉在地上或撞坏滑轮.(3) 开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.(4) 应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车.(5) 小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无多大区别.(6) 选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点(计数点和计时点有区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒.6误差分析本实验中参与计算的量有x和T，因此误差来源于x和T调好打点计时器，由于电源频率很稳定，所以打点时间误差可忽略不计在测量x时用毫米刻度尺，要求眼睛正对点和刻度尺，并且有时候也并非每两计数点间逐段测量长度为x1、x2、x3，而是让刻度尺的零刻度对准第一个计数点0，分别测出各计数点1、2、3到0点的距离d1、d2、d3，此时vn=来求各点瞬时速度（例题3）【例题1】利用打点计时器测定物体的匀变速直线运动的加速度时，在纸带上打出一系列的点，如图1-4-1所示设各相邻计数点之间距离分别为x1、x2、x3、x4，相邻计数点的时间间隔为T，则下列关系中正确的是 ( )图1-4-1Ax2- x1= aT2 Bx4- x1=3 aT2 Cx1aT2 D与计数点2对应的速度为v2=【例题2】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1-4-2所示，已知打点计时器每隔.02s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，单位是厘米(1)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大?(2)计算小车的加速度多大?图1-4-2【例题3】若实验中电源的频率高于正常频率，而实验者不知道，则计算出来的加速度值与正常值相比偏大还是偏小?练习：1在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上(填编号)打点计时器天平低压交流电源低压直流电源细绳和纸带钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板刻度尺选出的器材是 ( )A BC 2在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下为了计算加速度，合理的方法是 ( )A根据任意两计数点的速度用公式a=vt算出加速度B根据实验数据画出v-t图象，量出其倾角，由公式a=tan求出加速度C根据实验数据画出v-t图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=vt算出加速度D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度3“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，对于减小实验误差下列方法有益的是 A把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验4（06海淀区）（1）为研究小球沿斜面滚下做匀加速运动的情况，某同学拍摄了一张在同一底片上多次曝光的闪光照片，拍摄时每隔0.1 s曝光一次，得到如图1-4-4所示的A、BG记录小球一系列位置的照片，照片与实物尺寸大小的比例为1:10。用刻度尺测量，可以得出照片中小球位置A到位置G之间的距离为_cm，通过测量和计算可以得出小球沿斜面滚下的加速度大小为_m/s2。图1-4-45.（06湖北省）某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带.他已在每条纸带上按每5个点取好一个计数点，即两计数点之间时间间隔为0.1s，依打点先后编为0，1，2，3，4，5.由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图1-4-5所示.请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：30.0mm0A36.0mm12B48.1mm45C54.0mm45D60.2mm45图1-4-5(1)在B，C，D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是 ；(2)打A纸带时，物体的加速度大小是 _m/s2.6利用打点计时器可以测量重锤下落的加速度a的数值如图1-4-6所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，使用的交流电的频率为，根据这些条件计算重锤下落加速度a的表达式为a= 图1-4-6S0S1S2OABCDE7.（06全国第一次大联考）利用打点计时器所记录纸带来研究小车的运动情况，某学生实验中的记录纸带如图1-4-7所示，其中两点中间有四个点未画。已知所用电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度a= _m/s2，打P点时小车运动的速度v=_。图1-4-78.（06南开中学模拟）小球沿光滑斜面向下运动，用每隔0.1s曝光一次的频闪照相机拍摄下不同时刻小球的位置照片如图1-4-8所示，选小球的五个连续位置A、B、C、D、E进行测量，测得距离s1、s2、s3、s4的数据如表格所示。(1)斜面下滑的加速度的大小为_m/s2，斜面的倾角=_(2上数据求出小球在位置A和位置E的速度vA=_， vE=_x1(cm)x2(cm)x3(cm)x4(cm)8.209.3010.4011.50EDCBAx4xs3x2x1图1-4-89做匀速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率为50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带按图1-4-9所示，每一段纸带的一端与x轴相重合，在左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中(1)仔细研究图1-4-9，找出小车在相邻相等时间内位移存在的关系(2)设t=0.1s，请画出该小车的v-t图象(3)根据图象求其加速度图1-4-9 10.图1-4-10表