【一轮复习题精选】2015届高考物理一轮复习专题课件：2 实验1《研究匀变速直线运动》

1、实验研究匀变速直线运动实验研究匀变速直线运动 一、实验目的一、实验目的1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动上点的纸带研究物体的运动2掌握判断物体做匀变速运动的方法掌握判断物体做匀变速运动的方法(saT2)3学会用学会用“逐差法逐差法”和和“图象法图象法”求解匀变速直线运求解匀变速直线运动的加速度动的加速度二、实验原理二、实验原理1电磁打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器它电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器它的工作电压是的工作电压是46 V，电源频率是，电源频率是50 Hz，

2、它每隔，它每隔0.02 s打一打一次点，电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显次点，电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用示出点迹的计时仪器，使用220 V交流电压，当电源频率为交流电压，当电源频率为50 Hz时，它每隔时，它每隔0.02 s打一次点打一次点如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间纸带上的点也相应地表打下的点就记录了物体运动的时间纸带上的点也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置研究纸带上点与点之间示出了运动物体在不同时刻的位置研究纸带上点与点之间的间距，就

3、可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的间距，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变化，从而了解物体的运动情况的大小及其变化，从而了解物体的运动情况2.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示，如图所示，0、1、2、为时间间隔相等的各计数点，为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、为相邻两计数点间的距离，若为相邻两计数点间的距离，若ss2s1s3s2C(恒量恒量)，即若两连续相等时间间隔的位移之差为恒，即若两连续相等时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动三、

4、实验器材三、实验器材 1电磁打点计时器电磁打点计时器(如下图如下图)接线柱；线圈；振片；永久磁铁；振针；接线柱；线圈；振片；永久磁铁；振针；限位孔；复写纸；定位轴；纸带限位孔；复写纸；定位轴；纸带2电火花计时器电火花计时器(如图甲、乙如图甲、乙)3一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、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、复写纸刻度尺、导线、电源、复写纸四、实验步骤四、实验步骤1把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑把一端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，轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没

5、有滑轮的一端，连接好电路，如图所示连接好电路，如图所示. 2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在纸带要放在复写纸下面复写纸下面)，并把纸带的一端固定在小车的后面，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，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次取下纸带，换上新纸带，

6、重复实验三次4从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间点为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是就是T0.02 s50.1 s，在选好的开始点下标明，在选好的开始点下标明A，依次标，依次标为为B、C、D、E，叫做计数点，叫做计数点5测出六段位移测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6

7、的长度的长度6.根据测量结果，利用根据测量结果，利用“实验原理实验原理”中给出的公式算出中给出的公式算出加速度加速度a1、a2、a3的值，注意的值，注意T0.1 s，求出，求出a1、a2、a3的平的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度还可求出各均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度还可求出各计数点对应的速度，作计数点对应的速度，作v-t图象，求得直线的斜率即为物体运图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度动的加速度五、注意事项五、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释应该先接通电源，待打点计时

8、器打点稳定后，再释放小车放小车3.小车另一端所挂的钩码的个数要适当，避免加速度过小车另一端所挂的钩码的个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无大区别，加速度的大小以能在约大区别，加速度的大小以能在约50 mm的纸带上清楚取出的纸带上清楚取出78个计数点为宜个计数点为宜 4选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点当舍弃点密集的部分，适当选取计数点(计数点与计时点有计数点与计时点有区别区别)，弄清楚所选的时间间隔，弄清楚所选的时间

9、间隔T等于多少秒等于多少秒5纸带运动时要减少纸带与打点计时器的限位孔的摩纸带运动时要减少纸带与打点计时器的限位孔的摩擦擦6要在钩码要在钩码(或砂桶或砂桶)落地处放置软垫或砂箱，防止撞落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码坏钩码7要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止车掉在地上或撞坏滑轮板，防止车掉在地上或撞坏滑轮六、误差分析六、误差分析本实验参与计算的量有本实验参与计算的量有s和和T，因此误差来源于，因此误差来源于s和和T，调整好了打点计时器，由于电的频率很稳定，其误差一般小调整好了打点计时器，由于电的频率很稳定，其误差一般小于于0.2 H

10、z，所以可将打点误差忽略不计；若测各个，所以可将打点误差忽略不计；若测各个s时用最小时用最小分度为分度为1 mm的刻度尺，其误差一般不超过的刻度尺，其误差一般不超过0.5 mm，若点子，若点子打得小而清楚，则误差可小于打得小而清楚，则误差可小于0.2 mm，因此我们应选择点子，因此我们应选择点子打得小而清楚的纸带，且要用最小分度为打得小而清楚的纸带，且要用最小分度为1 mm的刻度尺估的刻度尺估读到读到0.1 mm，并要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误，并要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差差 最好利用最好利用vt图象处理数据，另可按逐差法处理数据求图象处理数据，另可按逐差法处理数据求加

11、速度的平均值，其好处是各个数据都得到利用，从而达到加速度的平均值，其好处是各个数据都得到利用，从而达到正负偶然误差充分相抵消的作用如正负偶然误差充分相抵消的作用如a(a1a2a3)/3(s4s5s6)(s1s2s3)/9T2按按ss2s1s3s2aT2，可以判断物体是否做匀变速直线运动但若用公式可以判断物体是否做匀变速直线运动但若用公式as/T2来计算来计算a的值，误差将较大的值，误差将较大.物块带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影物块带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响致使小车加速度不恒定，即小车不真正做匀加速直线运动，响致使小车加速度不恒定，即小车不真正做匀加速直线运动，若采

12、用如图所示装置则可避免若采用如图所示装置则可避免将包有白纸的总质量为将包有白纸的总质量为m的圆柱金属棒替代纸带和重物，的圆柱金属棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱的线后，圆柱金属棒竖直自由落下，毛时器当烧断挂圆柱的线后，圆柱金属棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱金属棒面上的纸上画出记号，得到对应的纸带，笔就在圆柱金属棒面上的纸上画出记号，得到对应的纸带，如图如图测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的间隔测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的间隔s1、s2、s3，利用逐差法，利用逐差法saT

13、2，根据电动机转动的周期，根据电动机转动的周期T，即可求出金属棒下落的加速度即可求出金属棒下落的加速度a.【例例1】根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是用公式计算就能直接得到的物理量是 ()A时间间隔时间间隔B位移位移C加速度加速度 D平均速度平均速度【解析解析】(1)纸带的运动时间如何确定？纸带的运动时间如何确定？答纸带的运动时间由打点时间间隔确定如纸带从答纸带的运动时间由打点时间间隔确定如纸带从某时刻开始运动，同时打下第一个点，经一定时间后，若打某时刻开始运动，同时打下第一个点，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了

14、点计时器在纸带上打下了6个点，则纸带的运动时间为个点，则纸带的运动时间为(61)0.02 s0.1s.(2)纸带的运动位移如何确定？纸带的运动位移如何确定？答纸带的运动位移由纸带上打下的点间距离确答纸带的运动位移由纸带上打下的点间距离确定如纸带从某时刻开始运动，经一定时间后，若打点计时定如纸带从某时刻开始运动，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了器在纸带上打下了6个点，刚纸带运动的位移是第个点，刚纸带运动的位移是第1点到第点到第6点间的距离，可用毫米刻度尺直接测量，测量方法如下图所点间的距离，可用毫米刻度尺直接测量，测量方法如下图所示示 (3)根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式根

15、据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是物体运动的时间间隔和位计算就能直接得到的物理量是物体运动的时间间隔和位移试问还可以间接知道哪些物理量？移试问还可以间接知道哪些物理量？答还可以间接计算出运动物体某段时间内的平均速答还可以间接计算出运动物体某段时间内的平均速度若物体做匀变速直线运动还可进一步算出某时刻物体的度若物体做匀变速直线运动还可进一步算出某时刻物体的瞬时速度和物体运动的加速度瞬时速度和物体运动的加速度【答案答案】AB【例例2】一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖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，如图甲所示图乙着穿过

16、打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图甲所示图乙是打出纸带的一段是打出纸带的一段(1)已知打点计时器使用的交变电流频率为已知打点计时器使用的交变电流频率为50 Hz，利用，利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度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，还需测量为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有的物理量有_，用测得的量及加速度，用测得的量及加速度a表示阻力的计表示阻力的计算式为算式为f_. (4)小车在下滑过程中受几个力的作用？各是什么性质小车在下滑过程中受几个力的作用？各是什么性质的力？的力？答小车下滑过程中受三个力的作用，它们分别是

17、：答小车下滑过程中受三个力的作用，它们分别是：竖直向下的重力竖直向下的重力mg，垂直斜面向上的弹力，垂直斜面向上的弹力N，沿斜面向上的，沿斜面向上的摩擦力摩擦力f.(5)用什么规律求出小车在下滑过程中所受的阻力用什么规律求出小车在下滑过程中所受的阻力f?答牛顿第二定律答牛顿第二定律 1.在用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成在用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等时间间隔内的位移之差不是一个恒量的主要原因各连续相等时间间隔内的位移之差不是一个恒量的主要原因是是()A长度测量不精确长度测量不精确B打点时间间隔不均匀打点时间间隔不均匀C运动中受摩擦力作用运动中受摩擦力作用

18、D木板未调成水平木板未调成水平【解析解析】运动中受摩擦力作用或木板未调成水平时，运动中受摩擦力作用或木板未调成水平时，只要拉力足够大，物体仍能做匀变速直线运动，故只要拉力足够大，物体仍能做匀变速直线运动，故C、D错错误；误；A、B选项所述是其主要原因选项所述是其主要原因【答案答案】AB2在使用打点计时器时在使用打点计时器时()A应先接通电源，再使纸带运动应先接通电源，再使纸带运动B应先使纸带运动，再接通电源应先使纸带运动，再接通电源 C在使纸带运动的同时接通电源在使纸带运动的同时接通电源D先使纸带运动或先接通电源都可以先使纸带运动或先接通电源都可以 【解析解析】 先接通电源，再使纸带运动，可使

19、纸带上先接通电源，再使纸带运动，可使纸带上打出的点更多，纸带利用率更高另外，在纸带运动较快的打出的点更多，纸带利用率更高另外，在纸带运动较快的情况下，如果先释放纸带后接通电源，可能出现纸带上无点情况下，如果先释放纸带后接通电源，可能出现纸带上无点的情况的情况. 【答案答案】A3某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，在某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，在纸带上打下一列点，他要根据这列点计算纸带运动的平均速纸带上打下一列点，他要根据这列点计算纸带运动的平均速度及纸带是否做匀速直线运动，则下列操作正确的是度及纸带是否做匀速直线运动，则下列操作正确的是()A他首先查清共有多少个点他首先查清

20、共有多少个点B他首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个他首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点点C他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能看清的点间的总长度，用来计算平把相加的结果作为所有能看清的点间的总长度，用来计算平均速度均速度D他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度，判断是否为匀速运动各段的平均速度，判断是否为匀速运动【解析解析】在大多数测量中不需要全部的点，因此，在大多数测量中不需要全部的点，因此，在很多情况下把最先打出的一些不很清晰、分布

21、不够合理的在很多情况下把最先打出的一些不很清晰、分布不够合理的点舍去，而利用那些清晰的、分布合理的点在此题的实验点舍去，而利用那些清晰的、分布合理的点在此题的实验中也应如此处理，因此中也应如此处理，因此A选项错误，选项错误，B选项正确在测量距选项正确在测量距离时，按离时，按C选项所叙述的方法测量误差较大，原因是每次测选项所叙述的方法测量误差较大，原因是每次测量都会带来绝对误差，在相加时会造成误差积累，正确的方量都会带来绝对误差，在相加时会造成误差积累，正确的方法是用较长的尺一次测出所需的总长法是用较长的尺一次测出所需的总长 D选项的叙述是正确的因为计算各段的平均速度时需选项的叙述是正确的因为计

22、算各段的平均速度时需要的是各段的长度，必须分段测量要的是各段的长度，必须分段测量【答案答案】BD4电磁打点计时器，是一种使用交流电源的记录运动电磁打点计时器，是一种使用交流电源的记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器，当电源频率为物体在一定时间间隔内位移的仪器，当电源频率为50 Hz时，时，振针每隔振针每隔_s打一个点现在用打点计时器测定物体打一个点现在用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于的速度，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按时，如果仍按50 Hz计算，则计算，则测出的速度数值将比真实值测出的速度数值将比真实值 _.【解析解析】打点计时器打点的频率是由电源的频率决打点计时器打点的频

23、率是由电源的频率决定的，且打点的频率等于电源的频率当交流电源频率为定的，且打点的频率等于电源的频率当交流电源频率为50 Hz时，打点计时器每隔时，打点计时器每隔0.02 s打一个点，若电源的实际频率打一个点，若电源的实际频率小于小于50 Hz时打两次点的时间间隔将大于时打两次点的时间间隔将大于0.02 s，故若仍按，故若仍按0.02 s计算运动时间时，所测得运动时间小于实际时间，由计算运动时间时，所测得运动时间小于实际时间，由此计算出的速度值也就大于其真实值此计算出的速度值也就大于其真实值【答案答案】大大5在做研究匀变速直线运动的实验时，得到一段纸带在做研究匀变速直线运动的实验时，得到一段纸带

24、如图所示若以每五次打点的时间作为时间单位，得到图中如图所示若以每五次打点的时间作为时间单位，得到图中的的5个计数点，各点到标号是个计数点，各点到标号是0的计数点距离已量出，分别是的计数点距离已量出，分别是4 cm、10 cm、18 cm、28 cm，则小车的运动性质是，则小车的运动性质是_，打点计时器打第，打点计时器打第1点和第点和第4点时速度分别是点时速度分别是v1_m/s，v4_m/s，小车的加速度，小车的加速度a_m/s2.【答案答案】匀加速直线运动匀加速直线运动26(2009六安市徐集中学高三调研六安市徐集中学高三调研)某学生用打点计时某学生用打点计时器探究小车的匀变速直线运动他将打点

25、计时器接到频率为器探究小车的匀变速直线运动他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，他的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明，第六个点下标明B，第十一个点下标明，第十一个点下标明C，第十六个点下，第十六个点下标明标明D，第二十一个点下标明，第二十一个点下标明E.测量时发现测量时发现B点已模糊不清，点已模糊不清，于是他测得于是他测得AC长为长为14.56 cm、CD长为长为11.15 cm，DE长为长为13.73 cm，则打，则打C点时

26、小车的瞬时速度大小为点时小车的瞬时速度大小为_m/s，小车运动的加速大小为小车运动的加速大小为_m/s2，AB的距离应为的距离应为_cm.(保留三位有效数字保留三位有效数字)【答案答案】7在在“探究小车速度随时间变化规律探究小车速度随时间变化规律”的实验中，某的实验中，某同学测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时同学测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表所示刻的速度如表所示. 位置编号位置编号0 12 34 5 时间时间t/s00.1 0.20.3 0.40.5速度速度v/ms10.380.630.881.121.38 1.63(1)分析表中数据可知，在误差允许的范围内，小车做分析表中数据可知，在误差允许的范围内，小车做_运动运动(2)由于此次实验的原始纸带没有保存，另一同学想估由