实验研究匀变速直线运动课件

1、知识梳理一、实验器材电磁打点计时器或电火花计时器、学生电源、纸带、斜面、小车、刻度尺、钩码、细线、导线二、实验原理1电磁打点计时器(1)构造：如图121所示 图121(2)原理：接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化的周期一致当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点说明：电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，工作电压为46 V2电火花计时器(1)构造：如图122甲所示图122(2)原理：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，它的构造如图122甲所示使用时，墨粉纸盘套

2、在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间当接通220 V的交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电(如图122乙所示)，于是在运动的纸带1上就打出一系列点迹说明:当电源的频率是50 Hz时,它也是每隔0.02 s打一次点;这种计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,实验误差小.3研究匀变速直线运动(1)逐差法：其方法是把连续的数据(必须是偶数个)s1、s2、s3sn 从中间对半分成两组，每组有m 个数据，前一半为s1、s2、s3sm,后一半为sm1、sm2sn，将后一半的第一个数据减去前一半的第一个数据得s1sm1s1，后一半的第二个数据

3、减去前一半的第二个数据得s2sm2s2smsnsm，则由这些差值求得的加速度分别为：a1 ，a2 am 则得到加速度的平均值为： 从上式可以看出，所有的数据s1、s2sn都用到了，因而减小了偶然误差(2)图象法：由s1、s2sn，根据公式vn 求出相应的速度v1、v2vn的值，然后作出vt图象，则得到的直线的斜率就等于物体运动的加速度值三、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，将打点计时器与电源相连，如图123所示图1232用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，放手后小车能在长木板上平稳地加速

4、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，重复实验三次创新方法探究提炼方法展示技巧题型方法例在利用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了7个计数点测出每两个相邻计数点间的距离分别为s1、s2s6然后他把纸带上s1、s2s6各段准确地剪成6段，按图124所示的方式贴在坐标纸上，彼此不留间隙也不重叠，纸带下端都准确地与横轴重合，s1的左边准 图124确地与纵轴重合，横轴为时间轴，纵轴为速度该同学在这个图

5、中作出了速度图象，并由图象求出了加速度a请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a的 【解析】由于各段纸带是等宽的，所以每条纸带的宽度可表示一个时间单位T每条纸带的高度sn和该单位时间TnT内的平均速度 n的关系为： .而 n的大小为TnT时间中点的速度vn，即有vn ，这样vn就是第n段纸带上边缘中点的速度(当T0.1 s时，纵轴1 cm高度表示10 cm/s的速度)因此，测出各段纸带中点的位置1、26，便可利用这些点画出速度图象，在图象上相距较远处取a、b两点，其坐标分别为(ta，va)、(tb，vb)，由公式a 可计算出加速度a【答案】略方法概述把比较理想的打过点的纸带(所打的点迹成一直线

6、并在纸带中心)，按相等的时间间隔剪开(例如每五点剪成一段)在剪纸带前要先在每段纸带上标上顺序号(如图125所示)，再把剪开的纸带依次按图126所示的方式贴在一起，形成一个vt图象这时，每段纸带的宽度(或各纸带的点迹构成的虚线间的距离)代表了所取时间间隔T 图125 图126而图中斜向直线就是vt图线，图线与纸带上的点相交处的纵坐标表示了在各T时间内的中间时刻的速度值(等于每段纸带长除以时间T)，求出此图线的斜率，即可得到运动的加速度如果这条线不是直线,说明运动就不是匀变速运动体验成功1(2009年江苏泰州联考)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，对于减小实验误差来说，下列方法正确的是()A把每

7、打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验【答案】ACD2(2007年广东物理卷)如图127甲所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离启动打点计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，图127乙中a、b、

8、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示 图127(1)根据所提供纸带上的数据，打算打c段纸带时小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字)(2)打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_(3)如果取重力加速度为10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_【解析】(1)打点计时器打点周期T0.02 s，利用逐差法求纸带的加速度a，则：a5.0 m/s2(2)分析b段数据，D2D3D1D2D3D4D2D310 cm，而D4D5D3D46 cm10 cm；故最大速度应出现在D4D5之间(3)物体加速上升

9、时的加速度a2.5 m/s2对系统m1m2由牛顿第二定律，得：m1gm2gsin (m1m2)a减速上升时有：m2gsin m2a代入数据，得：m1m211 【答案】(1)5.0(结果是4.8的也可) (2)D4D5区间内(3)113(广东六校联考)某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的甲、乙、丙等几种较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5如图128所示，甲、乙、丙三段纸带分别是从三条不同纸带上撕下的图128(1)在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是_(2)打纸带A时，物体的

10、加速度大小是_m/s2【解析】(1)由匀变速直线运动规律可知：ss2s1s3s2at2所以ss2s16.11 cm3.00 cm3.11 cms5s14s3.00 cm43.11 cm15.44 cm所以，纸带丙的数据最接近，它应和A是同一条纸带(2)a m/s23.11 m/s2【答案】(1)丙(2)3.114(湖北八校联考)一个有一定厚度的圆盘可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动用下面的方法测量它匀速转动的角速度实验器材：电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片实验步骤： 如图129甲所示，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；图129甲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；经过一段时间后,停止转动和打点，取下纸带，进行测量(1)用已知量和测得量表示角速度的表达式为_，式中各量的意义是_(2)某次实验测得圆盘半径r5.50102 m，得到的一段时间内的纸带如图129乙所示若打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz，则可得角速度为_ rad/s图129乙【解析】纸带移动速度v ,又vr,因此 ,其中x1、x2为所取段端点打点的坐标