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1、111、4 4 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 【考纲要求考纲要求】掌握打点计时器的相关知识并能熟练应用（掌握打点计时器的相关知识并能熟练应用（） 【复习目标复习目标】1 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 2测定匀变速直线运动的加速度和速度测定匀变速直线运动的加速度和速度 【自主学习自主学习】一、实验目的一、实验目的1 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 2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法掌握判断物体是否做匀变
2、速直线运动的方法(x xaTaT2 2) )3 3测定匀变速直线运动的加速度测定匀变速直线运动的加速度二、实验原理二、实验原理1 1打点计时器打点计时器(1)(1)作用：计时仪器，每隔作用：计时仪器，每隔 0.020.02 s s 打一次点打一次点(2)(2)工作条件工作条件Error!Error!(3)(3)纸带上点的意义：纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔可以利用纸带上打出的点来确定计数点
3、间的时间间隔2 2利用纸带判断物体运动状态的方法利用纸带判断物体运动状态的方法(1)(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、，若，若v v2 2v v1 1v v3 3v v2 2v v4 4v v3 3，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即速直线运动，即a a.v v t tv v1 1 t tv v2 2 t t(2)(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为沿直
4、线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x x1 1，x x2 2，x x3 3，x x4 4，若，若x xx x2 2x x1 1x x3 3x x2 2x x4 4x x3 3，则说明物体在做匀变速直线运动，且，则说明物体在做匀变速直线运动，且 x xaTaT2 2. .3 3速度、加速度的求解方法速度、加速度的求解方法(1)“(1)“逐差法逐差法”求加速度：如图求加速度：如图 1 1 所示的纸带，相邻两点的时间间隔为所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T T，且满足，且满足x x6 6x x5 5x x5 5x x4 4x x4 4x x3 3x x3 3x x2 2x x2 2x x1 1
5、，即，即a a1 1，a a2 2，a a3 3，然后取平均值，即，然后取平均值，即 ，这样可使所给数据全，这样可使所给数据全x x4 4x x1 1 3 3T T2 2x x5 5x x2 2 3 3T T2 2x x6 6x x3 3 3 3T T2 2a aa a1 1a a2 2a a3 3 3 3部得到利用，以提高准确性部得到利用，以提高准确性图图 1 1(2)“(2)“平均速度法平均速度法”求速度：得到如图求速度：得到如图 2 2 所示的纸带，相邻两点的时间间隔为所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T T，n n点的瞬时速度点的瞬时速度2为为v vn n. .即即v vn n. .(
6、(x xn nx xn n1 1) ) 2 2T T图图 2 2(3)“(3)“图象法图象法”求加速度，即由求加速度，即由“平均速度法平均速度法”求出多个点的速度，画出求出多个点的速度，画出v vt t图象，直线的斜率图象，直线的斜率即加速度即加速度三、实验器材三、实验器材电火花计时器电火花计时器( (或电磁打点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，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、复写纸片尺、导线、电源、复写纸片四、实验步骤四、实验步骤1 1仪器安装仪器安装(1)(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出
7、桌面，把打点计时器固定在长木板上没有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，连接好电路滑轮的一端，连接好电路(2)(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，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实验装置见图并把它的一端固定在小车的后面实验装置见图 3 3 所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行速滑行图图 3 32 2测量与记录测量与记录(1)(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电
8、源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时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，重复三次器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次(2)(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，为了计算确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T T0.10.1 s s正确使用毫米刻度正确使用毫米刻
9、度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中(3)(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)(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次增减所挂钩码数，再重复实验两次五数据处理及实验结论五数据处理及实验结论(1)(1)由实验数据得出由实验数据得出v vt t图象图象3图 4图 5根据表格中的根据表格中的v v、t t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图 4 4 所示可以看到，对于每次实验，
10、描出的几个点都大致落在一条直线上所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v vt t图象，它是一条倾斜的直线图象，它是一条倾斜的直线(2)(2)由实验得出的由实验得出的v vt t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径进行分析图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径进行分析分析图象的特点得出：小车运动的分析图
11、象的特点得出：小车运动的v vt t图象是一条倾斜的直线如图图象是一条倾斜的直线如图 5 5 所示，所示，当时间增加相同的值当时间增加相同的值 t t时，速度也会增加相同的值时，速度也会增加相同的值 v v，由此得出结论：，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化小车的速度随时间均匀变化通过函数关系进一步得出：既然小车的通过函数关系进一步得出：既然小车的v vt t图象是一条倾斜的直线，那么图象是一条倾斜的直线，那么v v随随t t变化的函数变化的函数关系式为关系式为v vktktb b，显然，显然v v与与t t成成“线性关系线性关系” ，小车的速度随时间均匀变化，小车的速度随时间均匀变化【合
12、作探究合作探究】考点一考点一 完善实验步骤完善实验步骤【典型例题典型例题 1】1】在在“测定匀变速直线运动的加速度测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有的步骤有_A A拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B B将打点计时器固定在平板上，并接好电源将打点计时器固定在平板上，并接好电源C C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码D D取下纸带取下纸带E E将平板一端抬高
13、，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔_将以上步骤完善并填写在横线上将以上步骤完善并填写在横线上( (遗漏的步骤可编上序号遗漏的步骤可编上序号 G G、H)H)；实验步骤的合理顺序为：；实验步骤的合理顺序为：_._.考点二考点二 纸带数据的处理纸带数据的处理【典型例题典型例题 2】2】如图所示是做匀加速直线运动的小车带动打点计时器在纸带上打如图所示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，
14、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，交流电的频率为交流电的频率为 5050 HzHz，测得第二个、第三个计数点与零点，测得第二个、第三个计数点与零点相距相距d d2 26.06.0 cmcm，d d3 310.010.0 cmcm，则，则(1)(1)第一个、第四个计数点与零点相距第一个、第四个计数点与零点相距d d1 1_；d d4 4_；(2)(2)物体经过第一个、第二个计数点的瞬时速度物体经过第一个、第二个计数点的瞬时速度v v1 1_，v v2 2_；物体的加速度；物体的加速度a a_._.【反馈练习反馈练习】(2010】(2010广东理综广东理综34(1)34(1)如图如图 6 6 是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带带4图图 6 6(1)(1)已知打点计时器电源频率为已知打点计时器电源频率为 5050 HzHz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_(2)(2)ABCDABCD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，从图中读出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，从图中读出A A、
