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1、实验一 研究匀变速直线运动 【实验目的】 1练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车 的运动情况 2会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速 度 3能画出小车运动的vt图象，根据图象求加速度 【实验原理】 一、打点计时器 1作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点 抓纲纲扣本落实实基础础 2工作条件 (1)电磁打点计时器：6 V以下的交流电源 (2)电火花计时器：220 V的交流电源 3纸带上各点的意义 (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间隔，可以判断物体的 运动情况 2沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别 为x1、x2、x3、x4，若xx2x
2、1x3x2x4x3， 则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2. 三、速度、加速度的求解方法 1“平均速度法”求速度 【实验器材】 打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小 车、细绳、钩码、刻度尺、电源 【实验过程】 一、实验步骤 1把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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， 连接好电路 2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂 上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固 定在小车的后面调节滑轮的高度，使细绳与木板平行 实验装置如图实2所示，放手后，看小车能否在木板上 平稳地加速滑行 3把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源后
3、， 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，取下纸带，换上新纸带，重复三次 4从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开 头比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点， 以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标 明0、1、2、3、4，测量各计数点到0点的距离x，并记录 填入表中. 5利用一段时间内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1、2、3、4、5的瞬时速度，填 入上面的表格中 6增减所挂钩码数，再做两次实验 位置编号n012345 时间t/s0 x/m0 v/(ms1) 二、数据处理及实验结论 1由实验数据得出vt图 象 (1)
4、根据表格中的v、t数据 ，在平面直角坐标系中仔细描点 ，如图实3所示，可以看到 ，对于每次实验，描出的几个点 都大致落在一条直线上 (2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落在这条直 线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧， 这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线 有两条途径进行分析： (1)直接分析图象的特点得出小 车运动的vt图象是一条倾斜的直线， 如图实4所示，当时间增加相同的 值t，速度也会增加相同的值v，由 此得出结论：小车的速度随时间均匀 变化 (2)既然小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变 化的函数关系式为vktb，所以小车的速度随时间均匀变
5、 化 2由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时 间变化的规律 【注意事项】 1交流电源的电压及频率要符合要求 2开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 3先接通电源，计时器正常工作后，再放开小车， 当小车停止运动时及时断开电源 4牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而 使纸带上打的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无 多大差别，从而使误差增大加速度的大小以能在50 cm长 的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜 5要多测几组，尽量减小误差. 例1 (2012山东理综)某同学利用图实5所示 的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律物块在 重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运
6、动一段距 离停在桌面上(尚未到达滑轮处)从纸带上便于测量的点开 始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图实 6所示打点计时器电源的频率为50 Hz. 剖题题探法突破考点 考点一 由纸带分析物体的运动情况并求瞬时速度和加 速度 (1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点 _和_之间某时刻开始减速 (2)计数点5对应的速度大小为_ m/s，计数点6 对应的速度大小为_ m/s.(保留三位有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小为a_ m/s2，若用 来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力 加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(填“ 偏大”或“偏小”) 答案 (1)6
7、7 (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大 例2 (2011课标全国理综)利用图实7所示的 装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有 两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光 电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑 下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从 光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测 量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测 量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所 示. 考点二实验创新与数据的灵活处理 s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950 t(ms)292.937
8、1.5452.3552.8673.8776.4 s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22 完成下列填空和作图： (1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a 、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理 量之间所满足的关系式是_； (2)根据表中给出的数据，在图实8给出的坐标纸 上画出 t图线； (3)由所画出的 t图线，得出滑块加速度的大小为a _ m/s2(保留2位有效数字) (2)见解析图 (3)2.0(答案在1.82.2范围内都可) 思维提升 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教 材，即所谓情景新而知识旧因此做实验题应注重迁移创 新能力的培养，用
9、教材中实验的原理、方法和技巧处理新 问题 1(2013安徽“江南十校”联考)在测定匀变速直线 运动加速度的实验中，选定一条纸带如图实9所示，已 知交变电流的频率f50 Hz.从0点开始，每5个点取一个计 数点，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1 1.85 cm，x23.04 cm，x34.25 cm，x45.48 cm，x5 6.68 cm，x67.90 cm. 达标训练标训练 技能过过关 (1)在计时器打出计数点4时，小车的速度v4 _ cm/s(结果保留三位有效数字) (2)加速度a_ m/s2(结果保留3位有效数字) 答案 (1)60.8 (2)1.21 2(2013朝
10、阳期末)在“研究匀变速直线运动”的实 验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小 车运动的纸带如图实10所示，在纸带上选择6个计数点 A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画 出，各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.则： (1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度vB _ m/s，CE间的平均速度为_ m/s. (2)以打B点时为计时起点，建立vt坐标系如图实 11所示请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图 线 (3)根据图线可得小车运动的加速度为_ m/s2. 答案 (1)0.25 0.45 (2)见
11、解析图 (3)1.0 3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f50 Hz.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，如图实12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：xA16.6 mm、xB126.5 mm、xD624.5 mm. 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(取两位有 效数字)； (3)物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和f表 示) 解析 (1)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个 计数点，则
12、相邻两计数点的时间间隔为T0.025 s0.1 s. (2)根据BD间的平均速度等于C点的速度得： 4(2011广东理综)图实13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 (1)OD间的距离为_ cm. (2)图实14是根据实验数据绘出的xt2图线(x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) 答案 (1)1.181.22 (2)加速度的一半 0.4580.464 5(2012宿城一中模拟)做匀变速直线运动的小车， 牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz ，由纸带上
13、打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带如 图实15所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边 与y轴平行，将纸带贴在坐标系中 (1)仔细研究坐标图，找出小车在相邻时间内位移存在 的关系 (2)请画出该小车的vt图象 (3)根据图象求其加速度大小 解析 (1)由题图中所标纸带每段位移的大小可知，在 相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为y8 mm. (2)由题图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相 等的时间间隔T0.1 s，每段纸带最上端中点对应v轴上的 速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vn ；因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时 速度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到vt图象，如 图所示 (3)利用图象求斜率或用y=aT2均可以求得小车的加速 度a=0.8 m/s2. 答案 (1)相邻相等的时间内的位移差相等 (2)见解析图 (3)0.8 m/s2
