《(全国通用)2014届高三物理复习能力提升 第2章 实验4 研究匀变速直线运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(全国通用)2014届高三物理复习能力提升 第2章 实验4 研究匀变速直线运动（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验四实验四 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动考纲解读 1.了解打点计时器的构造，会使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度基本实验要求1实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片2实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车；(4)小车
2、运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析3注意事项(1)平行：纸带、细绳要和木板平行(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约 50 cm 的纸带上清楚地取出 67 个计数点为宜规律方法总结1数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等(2)处理的方法分析物体的运动性质测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差
3、，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质利用逐差法求解平均加速度a1，a2，a3as4s1 3T2s5s2 3T2s6s3 3T2a1a2a3 3利用平均速度求瞬时速度：vnsnsn1 2Tdn1dn1 2T利用速度时间图象求加速度a作出速度时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度2依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法(1)s1、s2、s3sn是相邻两计数点间的距离(2)s是两个连续相等的时间里的位移差：s1s2s1，s2s3s2.(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T0.02n(打点计时器的频率为 50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)(4)
4、saT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以 s必然是个恒量这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等考点一 实验步骤和数据处理例 1 在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有_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B将打点计时器固定在平板上，并接好电源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D取下纸带E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(遗漏的步骤可编上序号 G
5、、H)；实验步骤的合理顺序为：_.解析 A 中应先接通电源再放开纸带，D 中先断开电源，使计时器停止工作，再取下纸带；遗漏步骤G：换上新纸带重复实验三次答案 AD G换上新纸带重复实验三次 BEFCADG考点二 纸带数据的处理例 2 如图 1 是某同学在做研究匀变速直线运动实验中获得的一条纸带图 1(1)已知打点计时器电源频率为 50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_(2)ABCD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、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)解析 (1)打点计时器频率为 50 Hz，周期T 0.02 s，故打相邻两点的
6、时间间隔为1 f0.02 s；(2)两相邻计数点间的时间间隔为T0.025 s0.1 s，由题图读出s7.0 mm0.70 cm(注意估读)C点对应速度vC cm/s0.100 m/s.sBCsCD 2T0.901.10 2 0.1答案 (1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s考点三 应用纸带分析物体运动特点例 3 (2012山东理综21(1)某同学利用如图 2 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 3
7、 所示打点计时器电源的频率为 50 Hz.图 2图 3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)物块减速运动过程中加速度的大小为a_m/s2.解析 从计数点 1 到 6 相邻的相等时间内的位移差 x2.00 cm，在 6、7 计数点间的位移比 5、6计数点间的位移增加了(12.2811.01) cm1.27 cm2.00 cm，因此，开始减速的时刻在计数点 6 和7 之间计数点 5 对应的速度大小为v5 m/s1.00 m/s.x4x5 2T9.0011.01 102 2 0
8、.1计数点 4 对应的速度大小为v4 m/s0.80 m/s.x3x4 2T7.019.00 102 2 0.1根据v5，得计数点 6 对应的速度大小为v62v5v4(21.000.80) m/sv4v6 21.20 m/s.物块在计数点 7 到 11 之间做减速运动，根据 xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2a1a2 2x9x10x8x7 2 2T2答案 6 7(或 7 6) 1.00 1.20 2.00例 4 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图 4 甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时
9、器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1 和 2 是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门 1、2 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 1.0102 s 和 4.0103 s用精度为 0.05 mm 的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示图 4(1)滑块的宽度d_ cm.(2)滑块通过光电门 1 时的速度v1_ m/s，滑块通过光电门 2 时的速度v2_ m/s.(结果保留两位有效
10、数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门 1 和 2 时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一些答案 (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑块解析 (1)d10 mm0.05 mm210.10 mm1.010 cm.(2)v1 m/s1.0 m/sd t11.010 102 1.0 102v2 m/s2.5 m/sd t21.010 102 4.0 103(3)v1、v2实质上是通过光电门 1 和 2 时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些创新实验设计思路高考实验题一般源于教材而不
11、拘泥于教材，即所谓情景新而知识旧，因此做实验题应注意迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题针对本实验还可以对实验原理做如下创新物块带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不真正做匀加速直线运动，若采用如图 5 所示装置则可避免将包有白纸的总质量为m的圆柱金属棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之匀速转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱金属棒的线后，图 5圆柱金属棒竖直方向自由落下，毛笔就在圆柱金属棒面的纸上画出记号，得到对应的纸带，如图 6 所示图 6测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的间隔s1、s2、s3，利用逐差法
12、saT2，根据电动机转动的周期T，即可求出金属棒下落的加速度a.1在“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为 50 Hz)，得到如图7 所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出，下列表述正确的是( )图 7A实验时应先放开纸带再接通电源B(s6s1)等于(s2s1)的 6 倍C从纸带可求出计数点B对应的速率D相邻两个计数点间的时间间隔为 0.02 s答案 C解析 在做“研究匀变速直线运动”的实验时应先接通电源再放开纸带，A 错误；根据相等的时间间隔内通过的位移差smsn(mn)aT2，可知(s6s1)等于(s2s1)的 5 倍，B 错误；根据B点
13、为A与C点的中间时刻点，有vB，C 正确；由于相邻的计数点之间还有 4 个点没有画出，所以两相邻计数sAC 2T点间的时间间隔为 0.1 s，D 错误2一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图 8 所示由于底片保管不当，其中位置4 处被污损若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为 1 s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为_m/s2.位置 4 对应的速度为_m/s，能求出 4 的具体位置吗？_(填“能”或“不能”)求解方法是：_(不要求计算，但要说明过程)图 8答案 3.0102(2.81
14、023.1102均可) 9102 能 利用(s6s4)(s4s2)4aT2可以求出位置 4 的具体位置(其他方法合理均可)解析 从图中读出 5、6 之间的距离为 37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2、3 之间的距离为6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有s56s233aT2，求出a3.0102 m/s2；位置 4 对应的速度为v4102 m/s9102 m/s；欲求 4 的具体位置，可以采用逐差法利用s35 2T24.06.0 2(s6s4)(s4s2)4aT2求解3(2011广东34(1)改编)图 9 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 9OD间的距离为_ cm.图 10 是根据实验数据绘出的st2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示_，a_ m/s2(结果保留三位有效数字)图 10答案 1.20 加速度的一半 0.933解析 1 cm1 mm2.01.20 cm.斜率表示加速度的一半，a m/s20.466 7 m/s2，1 22.80 102 0.060所以加速度大小a0.933 m/s2.4在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：打点计时
