打点计时器实验专题.doc

实验探究“匀变速直线运动的规律”打点计时器、频闪照象、光电门1. 小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，由于他的同伴太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：打点计时器；天平；低压直流电源；细绳；纸带；小车；钩码；秒表；一端附有定滑轮的长木板。小明看后觉得不妥，请你讨论一下，哪些器材必须使用，哪些多余，还缺少什么？必须使用的器材有： 缺少的器材有：低压交流电源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8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(S6一S1)等于(S2一S1)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002s图83(6分)某同学在研究小车运动实验中，获得一条点迹清晰的纸带每隔0.02s打一个点，该同学选择A、B、C、D四个计数点，测量数据如图所示，单位是cm.(1)小车在B点的速度是_m/s；(2)小车的加速度是_m/s2.答案(1)0.415(2)2.00解析(1)vBm/s0.415m/s；(2)am/s22.00m/s2.4某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时打出的纸带如图4所示，每两点之间还有四点没有画出来，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50Hz。（答案保留三位有效数字）图4打第4个计数点时纸带的速度v4 = 。06点间的加速度为a= 。5(2010广东理综)(7分)图5是某同学在做”探究匀变速直线运动”的实验中获得的一条纸带图5(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_(2)A、B、C、D是纸带上四个相邻的计数点，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x_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字)6某同学在研究小车运动实验中,获得一条点迹清楚的纸带,已知打点计时器每隔0.02秒打一个计时点,该同学选择ABCDEF六个计数点,对计数点进行测量的结果记录在图中,单位是cm,(1)试计算在打下A、B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度vA、vB、vC、vD、vE、vF.(2)计算小车的加速度为多大? A B C D E F1.503.325.467.9210.707.（4分）在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，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=v/t算出加速度B.根据实验数据画出v-t图象，量取其倾角，由公式a=tan求出加速度C.根据实验数据画出v-t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=v/t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8(8分)一个小球沿斜面向下运动，用每隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图6所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为 s，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见下表图6x1(cm)x2(cm)x3(cm)x4(cm)8.209.3010.4011.50(1)小球在相邻的相等时间内的位移差_(填”相等”或”不相等”)，小球的运动性质属_直线运动(2)甲、乙两同学计算小球加速度的方法如下：甲同学：a1，a2，a3，a.乙同学：a1，a2，a你认为甲、乙两位同学的计算方法较好的是_，加速度值为_解析(1)由表中数据可知，x4x3x3x2x2x1，小球做匀加速直线运动(2)用逐差法求加速度可以减少实验误差，故乙同学的计算方法较好，加速度值为a1.10 m/s2.答案(1)相等匀加速(2)乙同学1.10 m/s29(9分)一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。EDCBAs4s3s2s1s1(cm)s2(cm)s3(cm)s4(cm)8.209.3010.4011.50小球沿斜面下滑的加速度的大小为_m/s2.根据以上数据求出小球在位置A和位置E的速度分别为_m/s_m/s.能否根据以上数据求出斜面的倾角？简要说明理由。（重力加速度g为已知）10(6分)(2009安徽芜湖质量检测)2007年10月24日，中国用长征运载火箭成功地发射了“嫦娥1号”卫星如图是某监测系统每隔2.5s拍摄的，关于起始匀加速阶段火箭的一组照片已知火箭的长度为40m，用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示火箭的加速度大小a_m/s2，火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v_m/s.答案842解析由题图知每厘米代表m20mhh2h1(10.54)(40)20m50m.am/s28m/s2vm/s42m/s.11(6分)一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动用下面的方法测量它匀速转动时的角速度(1)如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上(2)启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点(3)经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量由已知量和测得量表示的角速度的表达式为_.式中各量的意义是_某次实验测得圆盘半径r5.50102m，得到的纸带的一段如下图所示求出角速度为_.答案(3)T为电磁打点计时器打点的时间间隔，r为圆盘的半径，x2、x1是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数(含两点)6.8rad/s(6.756.84)2、测定物体间的动摩擦因数可以有很多方法，某同学要用弹簧、直尺、细线等器材，测定木块与水平桌面间的动摩擦因数，他的实验步骤如下： （1）用直尺量出弹簧的原长L0； （2）将木块用细线系住，挂在弹簧下，测出这时弹簧的长度L1； （3）将木块放在水平桌面上，用细线系住用弹簧拉着它匀速直线运动，测出这时弹簧的长度L2；则木块与桌面间的动摩擦因数= 12（15分）某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)F/Nx/10-2m5 6 8 10 121.61.20.80.40试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。上一问所得图线的物理意义?该弹簧的劲度k是多大?13（1）某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h=25.0cm,且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以同弹簧的下端接触），如图(甲)所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F-变化的图线如图（乙）所示.,则弹簧的劲度系数为 N/m.弹簧的原长l0= （2） 用自由落体仪（如图所示）测量重力加速度。通过电磁铁控制的小铁球每次从同一点A处自由下落，下落过程中依次经过并遮断两个光电门B、C，从而触发与之相接的光电毫秒计时器。每次下落，第一次遮光（B处）开始计时，第二次遮光（C处）停止计时，并可读出相应的B、C两处位置坐标。在第一次实验过程中，计时器所记录的从B至C的下落时间为t1，B、C两光电门的高度差为h1。现保持光电门C位置不动，改变光电门B的位置，再做第二次实验。在第二次实验过程中，计时器所记录的从B至C的下落时间为t2，B、C两光电门的高度差为h2。则重力加速度g_。Fl图甲l/cmF/N20102030400图乙301014光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如下图(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来现利用图(b)所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0102 s和4.0103 s用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示(1)滑块的宽度d_cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1_m/s，滑块通过光电门2时的速度v2_m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值