高考第一轮复习物理

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高考必考试验1：研究匀变速直线运动

一、试验目的

1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动．2．把握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT)．3．测定匀变速直线运动的加速度．二、试验原理1．打点计时器

(1)作用：计时仪器，每隔_______s打一次点．

??电磁打点计时器：4V～6V交流电源

(2)工作条件?

?电火花计时器：220V交流电源?(3)纸带上点的意义：

①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．

②通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动状况．③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．2．利用纸带判断物体运动状态的方法

x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT.

3．速度、加速度的求解方法(1)“逐差法〞求加速度：

图1

(2)“平均速度法〞求速度：

图2

(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图象，直线的斜率即加速度．

三、试验器材

电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．四、试验步骤1．仪器安装

(1)安装仪器，连接好电路．

1

2

2

(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上适合的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．试验装置见图3所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．

图3

2．测量与记录

(1)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．

(2)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，为了计算便利和减小误差，寻常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1s．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

(3)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．(4)增减所挂钩码数，再重复试验两次．

3．数据处理及试验结论

五、本卷须知

1．交流电源的电压及频率要符合要求．

2．试验前要检查打点计时器打点的稳定性和明了程度，必要时要调理振针的高度和更换复写纸．3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．

4．先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车中止运动时及时断开电源．

5．要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.

6．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免因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．

7．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹明了．适当舍弃开头密集部分，适选中取计数点，弄明白相邻计数点间所选的时间间隔T.

8．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．

例1．在《利用电磁打点计时器研究匀变速直线运动》的试验中:(1)下述器材中不需要的是___(用表示)。．①低压交流电源;②电火花打点计时器;③秒表;④小车;⑤带滑轮长木板;⑥纸带;⑦天平;⑧刻度尺（2）使用打点计时器来分析物体运动状况的试验中，有以下基本步骤：

A、松开纸带让物体带着纸带运动B、穿好纸带

C、把打点计时器固定好D、接通电源，进行打点以上步骤中正确的顺序是______________。

(3)如下图是某同学“研究物体做匀变速直线运动规律〞试验时得到的一条纸带(试验中打点计时器打点时间间隔T=0.02s)，依照打点的先后顺序取计数点为1、2、3、4、5、6、7，相邻两计数点间还有4个

2

点未画出，测得：s1＝1.42cm，s2＝1.91cm，s3＝2.40cm，s4＝2.91cm，s5＝3.43cm，s6＝3.92cm。

a．打第3个计数点时纸带的速度大小v3＝_________m/s(保存两位有效数字)；

b．计算物体的加速度的文字表达式为__________________________；

2

b．代入数据，加速度大小等于______________m/s(保存两位有效数字)

例2.在《利用电火花打点计时器研究匀变速直线运动》的试验中

（1）下述器材中不需要的是__________（用表示）。

①220V交流电源②电火花打点计时器③秒表④小车

⑤带滑轮长木板⑥纸带⑦天平⑧刻度尺

（2）如下图是某同学“研究物体做匀变速直线运动规律〞时得到的一条纸带（试验中交流电源的频率为50Hz），依照打点的先后顺序取计数点为1、2、3、4、5、6、7，相邻两计数点间还有4个点未画出，测得：S1=1.42cm，S2=1.91cm，S3=2.40cm，S4=2.91cm，S5=3.43cm，S6=3.92cm。１2AS1S23S34S45S56S6

7Ba.打第2个计数点时纸带的速度大小v2=_______m/s（保存两位有效数字）；

b.物体的加速度大小a?_______m/s（保存两位有效数字），假使当时电网中交流电的频率是f=49Hz，而做试验的同学并不知道，那么由此引起加速度的测量值比实际值偏_____（填“大〞或“小〞）。

2

稳定练习

1．某同学在“研究匀变速直线运动〞的试验中，用打点计时器得到了在不同拉力作用下的A、B、C、D……等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，按打点先后依次为0，1，2，3，4，5。由于不防备，几条纸带都被撕断了，如下图(图中数据为相邻两计数点间的距离)，请根据给出的四段纸带回复：

(1)打点计时器的工作电流是________(选填“交流〞或“直流〞)；(2)在甲、乙、丙三段纸带中，可能是从纸带A撕下的是______；

(3)打纸带A时，物体的加速度大小是______m/s2，打点“1〞时物体的速度大小是______m/s(保存三位有效数字)。

3

2．某同学在“研究匀变速直线运动〞的试验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动状况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s．

（1）请依据匀变速直线运动规律的一个重要推论：某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻点的瞬时速度，由纸带上各个计数点间的距离，计算打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度值．其中有几个速度值请你帮他计算出来并填在下面的横线上．（要求保存二位有效数字）vB=m/s，vC=0.48m/s，vD=0.56m/s，vE=m/s，vF=0.72m/s．

（2）以A点为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图2所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

（3）根据第（2）问中画出的v﹣t图线，求出小车运动的加速度为．（保存两位有效数字）

3.如下图是做匀加速直线运动的小车带动打点计时器在纸带上打出的点的一部分．图中每相邻两点之间还有四个点没有画出，交流电的频率为50Hz，测得其次个、第三个计数点与零点相距d2＝6.0cm，d3＝10.0cm，则

(1)第一个、第四个计数点与零点相距d1＝________；d4＝________；

(2)物体经过第一个、其次个计数点的瞬时速度v1＝_____，v2＝________；物体的加速度a＝________.4．用电磁打点计时器、平板（光滑）、小车等器材做研究匀变速直线运动的试验，如图是学生即将释放小车之前的试验装置图.该装置图中有3处明显错误，它们分别是：

（1）_____________________________________________________________；（2）_____________________________________________________________；（3）_____________________________________________________________.

4

5．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点．因保存不当，纸带被污染．如图10所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xA＝16.6mm、xB＝126.5mm、xD＝624.5mm.

图

若无法再做试验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；

(2)打C点时物体的速度大小为__________m/s(取2位有效数字)；

(3)物体的加速度大小为____________________________(用xA、xB、xD和f表示)．

6．在“探究小车速度随时间变化的规律〞的试验中，如下图，是一条记录小车运动状况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz.

图

(1)在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为vB＝________m/s；vC＝________m/s；vD＝________m/s.

(2)在如下图的坐标系中画出小车的v－t图象．

图

(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理含义是__________________．

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7．（1）一位同学在“用打点计时器测量自由落体的加速度〞试验中，有以下器材可供选择：铁架台、电火花打点计时器及墨粉纸盘、低压直流电源、天平、重锤、导线、开关、纸带若干．其中不必要的器材是；缺少的器材是．（2）（单项选择）某同学在用电磁打点计时器做探究匀变速直线运动规律的试验时，使用电火花打点计时器时，以下做法正确的是（）A．应使用4—6V直流电

B．使用时应率先释放小车，再接通电源C．也可以用干电池作为打点计时器的电源

D．每打完一条纸带要及时切断打点计时器的电源

（3）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A、B、C、D……等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个