实验一　研究匀变速直线运动

实验一研究匀变速直线运动 1 练习使用打点计时器 学会用打上点的纸带研究物体的运动 2 掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法 x aT2 3 测定匀变速直线运动的加速度 1 打点计时器 1 作用 计时仪器 每隔0 02s打一次点 3 纸带上点的意义 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置 通过研究纸带上各点之间的间隔 可以判断物体的运动情况 可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔 图1 3 图象法 求加速度 即由 平均速度法 求出多个点的速度 画出v t图 直线的斜率即加速度 电火花计时器 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 复写纸片 1 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 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 细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 把纸带穿过打点计时器 并将它的一端固定在小车的后面 实验装置见下图2 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 图2 3 把小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 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系列的点 换上新纸带 重复三次 4 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 从后边便于测量的点开始确定计数点 为了计算方便和减小误差 通常用连续打点五次的时间作为时间单位 即T 0 1s 如下图3 正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离 并填入设计的表格中 图3 5 利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度 6 增减所拴的钩码数 再做两次实验 7 由实验数据得出v t图象 1 根据表格中的v t数据 在平面直角坐标系中仔细描点 如图4可以看到 描出的几个点都大致落在一条直线上 2 做一条直线 使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上 落不到直线上的点 应均匀分布在直线的两侧 这条直线就是本次实验的v t图象 它是一条倾斜的直线 图4 8 由实验得出的v t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律 有两条途径进行分析 1 分析图象的特点得出 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线如图5所示 当时间增加相同的值 t 速度也会增加相同的值 v 由此得出结论 小车的速度随时间均匀变化 图5 2 通过函数关系进一步得出 既然小车的v t图象是一条倾斜的直线 那么v随t变化的函数关系式为v kt b 显然v与t成 线性关系 小车的速度随时间均匀变化 1 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 2 先接通电源 计时器工作后 再放开小车 当小车停止运动时及时断开电源 3 要区别计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个点取一个计数点 即时间间隔为T 0 02 5s 0 1s 4 小车另一端挂的钩码个数要适当 避免速度过大而使纸带上打的点太少 或者速度太小 使纸带上的点过于密集 5 选择一条理想的纸带 是指纸带上的点迹清晰 适当舍弃开头密集部分 适当选取计数点 弄清楚所选的时间间隔T 6 测x时不要分段测量 读数时要注意有效数字的要求 计算a时要注意用逐差法 以减小误差 解析 长木板不能侧向倾斜 但可以一端高一端低 故A错 实验时 为了能在纸带上得到较多的点迹 释放小车前 小车应停在靠近打点计时器处 B对 如果先释放小车 可能纸带上打不上几个点 故C对 为了保护小车 避免落地摔坏 在小车到达定滑轮前要用手使小车停止运动 D对 答案 A 题后反思凡是应用打点计时器的实验 都必需先接通电源 等打点稳定后 再释放纸带 本实验要保护小车 以免摔坏 变式1 1在 测定匀变速直线运动的加速度 的实验中 某同学的操作步骤如下 其中错误或遗漏的步骤有 遗漏可编上序号G H A 拉住纸带 将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带 再接通电源B 将打点计时器固定在平板上 并接好电源C 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着适当重的钩码D 取下纸带 E 将平板一端抬高 轻推小车 使小车能在平板上做加速运动F 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上 解析 A中应先接通电源再放开纸带 D中先断开电源 使计时器停止工作 再取下纸带 遗漏G 换上新纸带重复实验三次 合理顺序BEFCADG答案 见解析 题型二利用纸带求速度和加速度 例2 如图6所示 某同学在做 研究匀变速直线运动 实验中 由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点的时间间隔为T 0 10s 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 则A点处瞬时速度的大小是 m s 小车运动的加速度计算表达式为 加速度的大小是 m s2 计算结果保留两位有效数字 图6 题后反思求解时注意三点 1 认清计时点与计数点 以便于确定打点周期 2 明确x1 x2 xn表示的含义 是相邻两个点的间距还是某点到起点的间距 3 准确进行单位换算 因为纸带上的数据通常是以厘米为单位的 变式2 1 2011 日照模拟 在 研究匀变速直线运动 的实验中 打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz 记录小车运动的纸带如图7所示 在纸带上选择6个计数点A B C D E F 相邻两计数点之间还有四个点未画出 各点到A点的距离依次是2 0cm 5 0cm 9 0cm 14 0cm 20 0cm 图7 1 根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB m s CE间的平均速度为 m s 图8 2 以打B点时为计时起点 建立v t坐标系如图8所示 请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线 3 根据图线可得小车运动的加速度为 m s2 图9 答案 1 0 250 45 2 见图9 3 1 1 如图10所示 为同一打点计时器打出的两条纸带 由纸带可知 A 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的大B 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的小C 纸带甲的加速度比乙的大D 纸带甲的加速度比乙的小 图10 答案 BD 2 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11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 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 图11 答案 C 3 一小球在桌面上做匀加速直线运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置 并将小球的位置编号 得到的照片如图12所示 由于底片保管不当 其中位置4处被污损 若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1s 则利用该照片可求出 小球运动的加速度约为 m s2 位置4对应的速度为 m s 能求出4的具体位置吗 求解方法是 不要求计算 但要说明过程 图12 答案 3 0 10 2 2 8 10 2 3 1 10 2均可 9 10 2能利用 x6 x4 x4 x2 4aT2可求出x4的具体位置 其他方法合理均可 4 2010 广东理综 如图13是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带 图13 已知打点计时器电源频率为50Hz 则纸带上打相邻两点的时间间隔为 A B C D是纸带上四个计数点 每两个相邻计数点间有四个点没有画出 从图中读出A B两点间距s C点对应的速度是 计算结果保留三位有效数字 答案 0 02s 0 70cm0 100m s 5 某同学用如图14所示装置测量重力加速度g 所用交流电频率为50Hz 在所选纸带上取某点为0计数点 然后每3个点取一个计数点 所有测量数据及其标记符号如图15所示 图14 图15 从数据处理方法看 在x1 x2 x3 x4 x5 x6中 对实验结果起作用的 方法A中有 方法B中有 因此 选择方法 A或B 更合理 这样可以减少实验的 系统或偶然 误差 本实验误差的主要来源有 试举出两条 因此 选择方法B更合理 更易减小偶然误差 本题中误差来源很多 例如 阻力 空气阻力 振针的阻力 限位孔的阻力 复写纸的阻力等 交流电频率 长度测量 数据处理方法等 答案 x1 x6 x1 x2 x3 x4 x5 x6B偶然阻力 空气阻力 振针的阻力 限位孔的阻力 复写纸的阻力等 交流电频率 长度测量 数据处理方法等 6 某同学用图16所示的实验装置研究小车在斜面上的运动 实验步骤如下 a 安装好实验器材 图16 b 接通电源后 让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动 重复几次 选出一条点迹比较清晰的纸带 舍去开始密集的点迹 从便于测量的点开始 每两个打点间隔取一个计数点 如图17中0 1 2 6点所示 图17 结合上述实验步骤 请你完成下列任务 1 实验中 除打点计时器 含纸带 复写纸 小车 平板 铁架台 导线及开关外 在下面的仪器和器材中 必须使用的有 和 填选项代号 A 电压合适的50Hz交流电源B 电压可调的直流电源C 刻度尺D 秒表E 天平F 重锤 2 将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐 0 1 2 5计数点所