实验一：研究匀变速直线运动课件

实验一：研究匀变速直线运动

1．实验原理：研究物体做匀变速直线运动，最基本的是测出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数据进行处理．

2．器材与装置

(1)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、纸带、米尺、细绳、复写纸片．精1(2)装置：按图S1－1所示安装实验仪器，让带有纸带的小车在重物的拉动下运动，分析实验所得的纸带．图S1－1精23．注意事项(1)开始时要把小车停在打点计时器处，再让小车运动，以便在纸带上打下足够的点．

(2)先接通电源再放开小车．(3)选择点迹清晰的纸带，在纸带上选择点间间隔较大的一段内的点作为计数点，并做好标记供分析用．(4)将纸带平放在水平桌面上，用米尺测量任一计数点到基准点间的距离并做好记录．(分段测量会增大误差)

(5)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量误差，一般能在约50cm的纸带上清楚取7～8个计数点为宜．

(6)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦．精34．实验技巧

(1)纸带选择：从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清晰的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O作为基准点，然后每5个点取一个计数点(或者说每隔4个点取一个计数点)A、B、C、……这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s，便于计算，并测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3

……

(2)判断物体运动的性质：利用s1、s2、s3……可以计算相邻相等时间内的位移差s2－s1、s3－s2、s4－s3……如果各Δs的差值不等于零且相差较小，可认为它们是相等的，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动．精4精5

方法三：利用v－t图象求加速度．求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如图S1－2所示的v－t图线，图线的斜率就是加速度a.图S1－2精61．(双选)图S1－3所示的是同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知()

图S1－3 A．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大

B．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小

C．纸带甲的加速度比乙的大

D．纸带甲的加速度比乙的小精7答案：BD精8

2．图S1－4是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果．所接电源是频率为50Hz的交流电．图S1－4(1)两个相邻计数点间的时间间隔：Δt＝________s.(2)物体的加速度的计算式：a＝_____________________，加速度a＝______m/s2.(3)计算打下计数点B时小车的速度：vB＝______m/s.精9精10精113．(2012年广州一模)图S1－5是某同学做“研究匀变速直线运动”实验时获得的一条纸带．

(1)打点计时器电源频率为50Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，F点由于不清晰而未画出．试根据纸带上的数据，推测F点的位置并在纸带上标出，算出对应的速度vF＝____________m/s(计算结果保留两位有效数字)图S1－5精12

(2)图S1－6是某同学根据纸带上的数据，作出的v－t图象．根据图象可得t＝0时的速度v0

＝_________m/s，加速度a＝________m/s2(计算结果保留两位有效数字)图S1－6精13答案：(1)如图2所示．＝7.0×10－1m/s(2)2.0×10－15.0图2vF精14题型利用纸带求物体的加速度和瞬时速度

【例题】(2010年重庆卷)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S1－7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：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.图S1－7精15若无法再做实验，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(结果保留两位有效数字)；(3)物体的加速度大小为____________(用sA、sB、sD

和f表示)．精16精17精18精19

1．(广东六校2012届高三联考)图S1－8所示为在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0～5六个点，测出1～5各点到0点的距离如图S1－8所示．图S1－8精20(1)由纸带可判定小车做______________运动．

(2)若小车做匀变速直线运动，那么当打计数点3时小车的速度为________m/s,小车的加速度大小为_________m/s2.(结果保留三位有效数字)答案：(1)匀减速直线(2)0.5041.50精21

2．(2011年广州调研)实验室常用的电磁式打点计时器用的是低压_________(填“直流”或“交流”)电源．某次实验连续打了一系列点的纸带如图S1－9所示，由此可以判断，这段纸带的运动属于__________(填“匀速”或“匀变速”)直线运动，纸带上AB段运动的时间t＝_______s，AB段的平均速度v＝________m/s(结果保留三位有效数字)．

图S1－9答案：交流匀变速

0.081.15精22易错点用“逐差法”求加速度

【例题】某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每隔4个点取1个计数点)，其相邻点间的距离如图S1－10所示．打点计时器每隔0.02s打一次点．图S1－10精23

根据以上数据：

(1)计算出小车运动的加速度为a＝________m/s2；

(2)计算出打下D点时小车的瞬时速度vD＝________m/s；

(3)计算出打下A点时小车的瞬时速度vA＝_______m/s.(以上计算结果均保留两位小数)精24

错因分析：没有用“逐差法”求加速度，而是用平均法，最后只用到了s6

和s1，六个实验数据只有两个被使用，偶然误差太大，这种方法不可取，应该用“逐差法”；在计算A点速度时，误认为A点为整个纸带上的第一个点，而A点只是从纸带中取得的一个较清晰的点，并不是初速度为零的那一点．精25

指点迷津：关于给出多段数据的纸带，在求解加速度时，一般会有三种想法：一是只选择里边的两小段计算，这种方法不能用的原因是没有充分利用数据，误差较大；第二种是每两组算出一个加速度，再求平均值，这样会把中间的数据都约掉，也不可取；三是逐差法，这种方法可以把所有的实验数据使用上，偶然误差小，是科学的计算加速度的方法．精26

1．某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图S1－11所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_________m/s，小车运动的加速度大小为__________m/s2，AB的距离应为__________cm.(结果保留三位有效数字)图S1－11精27

答案：0.9862.585.99精28

1．(2011年广东卷)图S1－12是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示．图S1－12(1)OD之间的距离为________cm.精29

(2)图S1－13是根据实验数据绘出的s－t

2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示_____________，其大小为________m/s2(保留三位有效数字)．图S1－13精302．(2010年广东卷)图S1－14是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．图S1－14(1)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．

(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图S1－14中读出A、B两点间距s＝______；C点对应的速度是_____(计算结果保留三位有效数字)．精31答案：(1)0.02s(2)0.70cm0.100m/s精32

3．(2010年全国卷Ⅱ)利用图

S1－15中所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．图S1－15精33

(1)为了测得重物