与打点计时器相关的实验.ppt

与打点计时器相关的实验 对任何一个实验而言 实验原理始终是最重要的 我们对实验仪器有所了解之后 再来学习相关实验 可以更加突出实验原理的重要性 从打点计时器中可以直接测量的物理量是位移和时间 而间接测量的物理量是瞬时速度和加速度 利用纸带 利用纸带 逐差法 如果纯粹从测速度这一点来看 光电门也不失为一种不错的选择 研究匀变速直线运动和探究功与物体速度变化的关系以及验证机械能守恒定律这三个实验都用到打点计时器 都需要测量速度 一 研究匀速直线运动例1 2009 广东理科基础 研究匀变速直线运动 的实验中 使用电磁式打点计时器 所用交流电的频率为50Hz 得到如图所示的纸带 图中的点为计数点 相邻两计数点间还有四个点未画出来 下列表述正确的是 图14 2 1 解析 在 研究匀变速直线运动 的实验中 实验时应先接通电源再放开纸带 A错 A 实验时应先放开纸带再接通电源B x6 x1 等于 x2 x1 的6倍C 从纸带可求出计数点B对应的速率D 相邻两个计数点间的时间间隔为0 02s 变式训练1 2009 上海卷 小明同学在学习了研究匀变速直线运动实验后 设计了一个测物体瞬时速度的实验 其装置如图所示 在小车上固定挡光片 使挡光片的前端与车头齐平 将光电门传感器固定在轨道侧面 垫高轨道的一端 小明同学将小车从该端同一位置由静止释放 获得了如下几组实验数据 图14 2 2 则以下表述正确的是 A 四个挡光片中 挡光片 的宽度最小B 四个挡光片中 挡光片 的宽度最小C 四次实验中 第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度D 四次实验中 第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 解析 通过光电门的时间越短 挡光片的宽度越小 就越接近于瞬时速度 故答案为BD 变式训练3 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14 2 3甲所示 图乙是打出的纸带的一段 图14 2 3 1 已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz 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 还需要测量的物理量有 用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f 2 为了求出小车下滑过程中所受到的阻力 还需要测量小车的质量m 斜面上任意两点间距离l和这两点间的高度差h 小车的受力情况如图所示 根据牛顿第二定律 mgsin f ma 而sin h l所以 f mgh l ma 二 探究功与物体速度变化的关系例2 2010 浙江杭州 如图14 2 4所示 在 探究功与物体速度变化的关系 的实验中 下列说法正确的是 图14 2 4 解析 为了使橡皮筋所做的功等于合外力所做的功 因而要用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力 因而要把长木板适当倾斜 A错误 小车在橡皮筋作用下不可能做匀加速直线运动 因为橡皮筋的拉力是一个变力 C错误 BD正确 A 为减小实验误差 长木板应水平放置B 通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C 小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动 当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动D 应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度 变式训练3 某实验小组采用图所示的装置探究 功与物体速度变化的关系 图中小车中可放置砝码 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 打点计时器工作频率为50Hz 图14 2 5 1 实验的部分步骤如下 在小车中放入砝码 把纸带穿过打点计时器 连在小车后端 用细线连接小车和钩码 将小车停在打点计时器附近 小车拖动纸带 打点计时器在纸带上打下一列点 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复 的操作 2 图14 2 6是钩码质量为0 03kg 砝码质量为0 02kg时得到的一条纸带 在纸带上选择起始点O及A B C D和E五个计数点 可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v 请将C点的测量结果填在表1中的相应位置 图14 2 6 3 在 2 的运动过程中 对于钩码 砝码和小车组成的系统 做正功 做负功 4 实验小组根据实验数据绘出了图14 2 7中的图线 其中 v2 v2 v 根据图线可获得的结论是 要验证 功与物体速度变化的关系 还需要测量的物理量是摩擦力和 解析 1 接通电源 释放小车 断开开关 2 5 06 0 49 3 钩砝的重力 小车受摩擦阻力 4 小车初末速度的平方差与位移成正比 小车的质量 三 验证机械能守恒定律例3 重庆市2009年直属重点中学第2次联考 在 验证机械能守恒定律 的实验中 已知打点计时器所用的交流电的频率为50Hz 查得当地的重力加速度g 9 80m s2 测得所用的重物的质量为1 00kg 实验中得到一条点迹清晰的纸带如图14 2 8所示 把第一个点记做O 另选连续的四个点A B C D作为测量的点 图14 2 8 经测量知道A B C D四个点到O点的距离分别为62 99cm 70 14cm 77 76cm 85 37cm 根据以上数据可知重物由O点运动到C点 重力势能的减少量等于 J 动能的增加量为 J 取三位有效数字 变式训练4 如图14 2 9所示 两个质量各为m1和m2的小物块A和B 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端 已知m1 m2 现要利用此装置验证机械能守恒定律 1 若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量 则需要测量的物理量有 图14 2 9 物块的质量m1 m2 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间 物块B下落的距离及下落这段距离所用的时间 绳子的长度 2 为提高实验结果的准确程度 某小组同学对此实验提出以下建议 绳的质量要轻 在 轻质绳 的前提下 绳子越长越好 尽量保证物块只沿竖直方向运动 不要摇晃 两个物块的质量之差要尽可能小 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 3 写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的提议 解析 1 通过连结在一起的A B两物体验证机械能守恒定律 即验证系统的势能变化与动能变化是否相等 A B连结在一起 A下降的距离一定等于B上升的距离 A B的速度大小总是相等的 故不需要测量绳子的长度 A下降 B上升的距离及时间只需测一个 2 如果绳子质量不能忽略 则A B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能 从而为验证机械能守恒定律带