必修一物理(打点计时器、匀变速直线运动及推论)

精品文档 1欢迎下载 2018 09 22 上课内容 实验 用打点计时器测速度 一 实验目的 1 了解两种打点计时器的结构和工作原理 并学会安装和使用 2 理解根据纸带测量速度的原理 学会粗略测量瞬时速度 3 理解速度 时间图象的意义 掌握描点法画图象的方法 二 实验原理 1 打点计时器的原理及使用 电火花计时器电磁打点计时器 工作电压 220 V 交流电源6 V 以下交流电源 打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动 打点周期 0 02 s0 02 s 记录信息位置 时刻或位移 时间 2 跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置 用刻度尺测 出两个计数点间的位移 x 打两个点的时间可用 t n 1 0 02 s 求得 则平均速度 当 t很短时 可以认为为t时刻的瞬时速度 v x t x t 三 实验器材 电磁打点计时器 或电火花计时器 学生电源 电火花计时器使用 220 V 交流电源 刻度尺 纸带 复写纸 导线 坐标纸 一 实验步骤 1 了解打点计时器的结构 然后把它固定在桌子上 2 把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与 6 V 的低压交流电源的接线柱相连接 让 纸带穿过两个限位孔 压在复写纸的下面 3 接通电源 用手水平地拉动纸带 纸带上就打出一行小点 随后立即关闭电源 4 取下纸带 从能看得清的某个点数起 数一数纸带上共有多少个点 如果共有n个 点 则用 t 0 02 n 1 s 计算出纸带的运动时间 t 5 用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离 x 利用公式 计算纸带在这 v x t 段时间内的平均速度 把测量和计算的结果填入表中 精品文档 2欢迎下载 二 数据处理 1 用打点计时器测量瞬时速度 1 选取一条点迹清晰便于分析的纸带 2 从能够看清的某个点开始 每隔四个点取一个计数点 每两个计数点间的时间间隔 T 5 0 02 s 0 1 s 在纸带上用O A B C D 标出这些 计数点 如图 1 4 1 所示 图 1 4 1 依次测出OA AB BC CD 之间的距离x1 x2 x3 x4 3 A B C D 各点的瞬时速度分别为 vA vB vC vD x1 x2 2T x2 x3 2T x3 x4 2T x4 x5 2T 2 用图象表示速度 用横轴表示时间t 纵轴表示速度v 建立直角坐标系 根据测量的数据在坐标系中描 点 然后用平滑的曲线把这些点连接起来 即得到如图 1 4 2 所示的v t图象 三 误差分析 1 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差 为减小误差 应取以 计数点为中心的较小位移 x来求平均速度 2 若采用分段测量计数点间的位移x 会使测量误差增大 减小此误差的方法是一次 测量完成 即一次测出各计数点到起始计数点O的距离 再分别计算出各计数点间的距 离 四 注意事项 精品文档 3欢迎下载 1 如果在纸带上数出了n个点 那么 它们的间隔数是 n 1 个 它们的时间间隔为 n 1 0 02 s 2 使用打点计时器打点时 应先接通电源 待打点计时器打点稳定后 再拉动纸带 3 手拉动纸带时速度应快一些 以防点迹太密集 4 使用电火花计时器时 应注意把纸带正确穿好 墨粉纸盘位于纸带上方 使用电磁 打点计时器时 应让纸带穿过限位孔 压在复写纸下面 5 为了减小实验误差 计数点要每隔T 0 1 s 选一个 即每隔四个点取一个计数点 而计算计数点的瞬时速度时 x t应取此计数点前 后两个点之间的位移和时间 即 v xn xn 1 2T 6 打点计时器不能连续工作太长时间 打点之后应立即关闭电源 7 对纸带进行测量时 不要分段测量各段的位移 正确的做法是一次测量完毕 可先 统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离 读数时应估读到毫米的下一位 2 典型例题 1 关于打点计时器的使用说法正确的是 A 电磁打点计时器使用的是 6 V 以下的直流电源 B 在测量物体速度时 先让物体运动 后接通打点计时器的电源 C 使用的电源频率越高 打点的时间间隔就越小 D 电源的电压越高 打点的时间间隔就越小 2 如图所示 根据打点计时器打出的纸带 判断哪条纸带表示物体做匀速运动 3 2013 昆明一中高一检测 某同学在做 练习使用打点计时器 实验时打出的纸带 如图 1 4 5 所示 每两点之间还有四个点没有画出来 图中上面的数字为相邻两点间的 距离 打点计时器的电源频率为 50 Hz 图 1 4 5 1 相邻两个计数点间的时间为 s 2 打第 4 个计数点时纸带的速度v4 m s 保留三位有效数字 精品文档 4欢迎下载 4 使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中 1 在下列基本步骤中 正确的排列顺序为 A 把电火花计时器固定在桌子上 B 安放纸带 C 松开纸带让物体带着纸带运动 D 接通 220 V 交流电源 E 按下脉冲输出开关 进行打点 2 在安放纸带时 要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 上 还要检查 是否夹在纸带之间 5 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器 当电源的频率为 50 Hz 时 振针 每隔 s 打一个点 现在用打点计时器测定物体的速度 当电源频率低于 50 Hz 时 如果仍按 50 Hz 的时间间隔打一个点计算 则测出的速度数值将比物体的真实数值 6 某同学在 用打点计时器测速度 的实验中 用打点计时器记录了被小车拖动的纸 带的运动情况 在纸带上确定出A B C D E F G共 7 个计数点 其相邻点间的距离 如图 1 4 6 所示 每两个相邻的测量点之间的时间间隔为 0 10 s 1 试根据纸带上各个计数点间的距离 计算出打下B C D E F 5 个点时小车的瞬 时速度 并将各个速度值填入表中 要求保留三位有效数字 vBvCvDvEvF 数值 m s 1 2 将B C D E F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中 并在图 1 4 7 中画出 小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 匀变速直线运动匀变速直线运动 精品文档 5欢迎下载 1 定义 沿着一条直线 且加速度不变的运动 2 分类 匀加速直线运动 a与v0方向相同 匀减速直线运动 a与v0方向相反 2 匀变速直线运动的规律 1 速度公式 v v0 at 2 位移公式 x v0t at2 1 2 3 位移速度关系式 v2 v 2ax 2 0 初速度为零的匀变速直线运动的四个重要推论 1 1T末 2T末 3T末 瞬时速度的比为 v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 2 1T内 2T内 3T内 位移的比为 x1 x2 x3 xn 12 22 32 n2 3 第一个T内 第二个T内 第三个T内 位移的比为 x x x xn 1 3 5 2n 1 4 从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为 t1 t2 t3 tn 1 1 232nn 1 匀变速直线运动的两个重要推论 1 物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度 还等于初末时刻 速度矢量和的一半 即 v v t 2 v0 v 2 2 任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量 即 x x2 x1 x3 x2 xn xn 1 aT2 还可以推广到xm xn m n aT2 2 典型例题 1 一物体做匀变速直线运动 某时刻速度大小为 4 m s 1 s 后速度的大小变为 10 m s 在这 1 s 内该物体的 A 位移的大小可能小于 3 m B 位移的大小可能大于 10 m C 加速度的大小可能小于 4 m s2 D 加速度的大小可能大于 10 m s2 2 质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x 5t t2 各物理量均采用国际单位制单 位 则该质点 精品文档 6欢迎下载 A 第 1 s 内的位移是 5 m B 前 2 s 内的平均速度是 6 m s C 任意相邻的 1 s 内位移差都是 1 m D 任意 1 s 内的速度增量都是 2 m s 3 以速度为 10 m s 匀速运动的汽车在第 2 s 末关闭发动机 以后为匀减速运动 第 3 s 内平均速度是 9 m s 则汽车加速度是 m s2 汽车在 10 s 内的位移是 m 4 一个做匀加速直线运动的物体 在前 4 s 内经过的位移为 24 m 在第二个 4 s 内经过 的位移是 60 m 求这个物体运动的加速度和初速度各是多少 匀变速直线运动推论应用 匀变速直线运动推论应用 1 A B C 三点在同一直线上 一个物体自 A 点从静止开始做匀加速直线运动 经过 B 点 时的速度为 v 到 C 点时的速度为 2v 则 AB 与 BC 两段距离大小之比是 A 1 4 B 1 3 C 1 2 D 1 1 2 一物体做匀减速直线运动 初速度为 10m s 加速度大小为 1m s2 则物体在停止运动 前 ls 内的平均速度为 A 5 5 m s B 5 m sC l m s D 0 5 m s 3 一辆公共汽车进站后开始刹车 做匀减速直线运动 开始刹车后的第 1 s 内和第 2 s 内位 移大小依次为 9 m 和 7 m 则刹车后 6 s 内的位移是 A 20 m B 24 m C 25 m D 75 m 4 一物体作匀 3 一个质点正在做匀加速直线运动 用固定的照相机对该质点进行闪光照相 闪光时间间隔为 1 s 分析照片得到的数据 发现质点在第 1 次 第 2 次闪光的时间间隔 内移动了 0 2 m 在第 3 次 第 4 次闪光的时间间隔内移动了 0 8 m 由上述条件可知 A 质点运动的加速度是 0 6 m s2 B 质点运动的加速度是 0 3 m s2 C 第 1 次闪光时质点的速度是 0 1m s D 第 2 次闪光时质点的速度是 0 3m s 5 匀加速直线运动 通过一段位移 x 所用的时间为 t1 紧接着通过下一段位移 x 所用 的时间为 t2 则物体运动的加速度为 A B C D 6 以速度为 10 m s 匀速运动的汽车在第 2 s 末关闭发动机 以后为匀减速运动 第 3 s 内平均速度是 9 m s 则汽车加速度是 m s2 汽车在 10 s 内的位移是 m 7 一个匀加速直线运动的物体 在前 4 s 内经过的位移为 24 m 在第二个 4 s 内经过的位 移是 60 m 求这个物体的加速度和初速度各是多少 精品文档 7欢迎下载 8 8 从斜面上某一位置 每隔 0 1s 释