实验一研究匀变速直线运动必修1

1、实验一：研究匀变速直线运动【考纲知识梳理】一、实验目的1练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。 2学习用打点计时器测定即时速度和加速度二、实验原理 1打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。 2由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2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s=s2-s1=s3-s2=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运

2、动为匀变速直线运动。 3由纸带求物体运动加速度的方法： （1）用“逐差法”求加速度：即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1=、a2=、a3=，再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。 （2）用v-t图法：即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。三、实验器材 小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。【要点名师精解】一、实验步骤 1把一端附有定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，连

3、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，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它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，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。 4选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。【例1】图238为打点计时器打出

4、的一条纸带,从纸带上看,打点计时器出的故障是( )A、打点计时器接在直流电源上 B、电源电压不够大C、电源频率不稳定 D、振针压得过紧【解析】由电磁打点计时器振动片的振动原理可知：如果打点计时器接在直流电源上，振动片应该始终被永久磁铁吸住而不振动了，所以A错；电源频率不稳定也不会画成短线，只是使打点周期不均匀，所以C也是错的【答案】D二、注意事项 1纸带打完后及时断开电源。 2小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取78个计数点为宜。 3应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个。 4不要分段测量各段位移，可统一

5、量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。【例2】若实验中，算出各点的时刻所对应的瞬时速度，计算加速度最合理的方法是（）A、根据实验数据画出图出图，量出倾斜角，由，求出加速度B、根据任意两点的速度用公式求算出加速度C、根据实验数据画出图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，用公式算出加速度D、依次算出通过连续两计数点的加速度，算出平均值作为小车的加速度【解析】方法B偶然误差较大，方法D实际上仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一数据，可以画

6、出倾角不同的许多图线，方法A是错误的，另外测量角度误差较大正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C是正确的【答案】C【感悟高考真题】1.（09·广东理科基础·18） “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，下列表述正确的是高 （ C ）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 解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中，实

7、验时应先接通电源再放开纸带，A错。根据相等的时间间隔内通过的位移有，可知(S6一S1)等于(S2一S1)的5倍，B错。根据B点为A与C的中间时刻点有，C对；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1s，D错。（09·上海·8） D .（09·江苏物理·11）答案： (1) 0.16 (0.15也算对) ；（2）（见图）；（3）未计入砝码盘的重力。解析：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式，关键弄清公式中各个量的物理意义，为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=

8、0.1s，（）m，带入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的

9、来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。【考点精题精练】1、在做“探究匀变速直线运动”实验时，某同学在纸带上选取了7个计数点，并用直尺则出每相邻两个计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，每相邻两计数点之间的时间间隔为T，则此匀变速直线运动的加速度为a= 。（为了减少实验误差要求每个数据都用上）2、一个小球沿斜面向下运动，用每间隔1/10s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为1/10s，测得小球在几个连续相等时间内位移（数据见表），则（1）小

10、球在相邻的相等时间内的位移差 （填“相等”或“不相等”）。（2）有甲、乙两同学计算小球加速度方法如下：甲同学：乙同学：你认为甲、乙中哪位同学的计算方法正确？ ，加速度值为 。3、在做研究匀变速直线运动的实验中：（1）（2分）实验室提供了以下器材：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、交流电源、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_（2）（4分）如图所示，某同学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间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T=0.02s，其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.

11、95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度位置BCDEF速度(m·s-1)0.7370.8010.994（3）（4分）以A点为计时起点，在下面的坐标图中画出小车的速度时间的关系图线（4）（2分）根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车加速度a=_m/s24、在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50HZ的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小ABCDEF 请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线，并指出哪个轴相当于v轴？答： ；从第一个计数点开始计时