《2012届福建鲁科版新课标高中总复习(第1轮)物理：第1章第5讲长度的测量研究匀变速直线运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届福建鲁科版新课标高中总复习(第1轮)物理：第1章第5讲长度的测量研究匀变速直线运动（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、直 线 运 动5长度的测量 研究匀变速直线运动第一章一、误差和有效数字 1.误差测量值与真实值的差异叫做误差. 误差可分为系统误差和偶然误差两种.(1)系统误差的特点是在多次重复 同一实验时，误差总是同样地偏大或偏 小.减小系统误差的方法有改进仪器、完 善原理等.(2)偶然误差的特点是在多次测量中 误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏 大和偏小的机会大致相同.要减小偶然误 差，可以多进行几次测量，求出几次测 量数值的平均值.这个平均值比某一次测 得的数值更接近于真实值.2.有效数字带有一位不可靠数字的 近似数字，叫做有效数字.有效数字是指 近似数字而言.它只能带有一位不可靠数 字，不是位数越多越
2、好.注：凡是用测量仪器直接测量的结 果，读数一般要求在读出仪器最小刻度 所在位的数值(可靠数字)后，再向下估 读一位(不可靠数字)，这里不受有效数 字位数的限制.间接测量的有效数字运算 不作要求，运算结果一般可用23位有 效数字表示.二、长度的测量(游标卡尺)(1)10分度的游标卡尺：游标上相邻 两个刻度间的距离为0.9mm,比主尺上相 邻两个刻度间距离小0.1mm.读数时先从 主尺上读出厘米数或整毫米数，然后用 游标读出0.1毫米位的数值；游标的第几 条(除0外)刻线跟主尺上某一条刻线对齐 ，0.1毫米位就读几(不能读某主尺上某 一条刻度).其读数准确到0.1mm.(2)20分度的游标卡尺：
3、游标上相邻两个刻 度间的距离为0.95mm,比主尺上相邻两个刻度 间距离小0.05mm.读数时先从主尺上读出厘米 数或整毫米数，然后用游标读出毫米以下的数 值；游标的第几条刻线(除0外)跟主尺上某一条 刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米. 其读数准确到0.05mm.(3)50分度的游标卡尺：游标上相邻两个刻 度间的距离为0.98mm,比主尺上相邻两个刻度 间距离小0.02mm.这种卡尺的刻度是特殊的， 游标上的刻度值，就是毫米以下的读数.如图151这种卡尺的读数可以准确 到0.02mm.注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来 读数的，所以都不再往下一位估读.要知 道主要构造的名称：主尺、游
4、标尺、外测 量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉图151三、研究匀变速直线运动 1.实验目的练习使用打点计时器，掌握利用打 点纸带求运动速度、加速度的方法.2.实验原理(1)由纸带判断物体是否做匀变速直 线运动：若两个连续相等时间间隔(打 点周期)内位移之差为恒量，则物体做 匀变速直线运动.(2)由纸带求物体运动速度：物体打 下某点时的速度等于前后相邻两点间的 平均速度.如图152所示，A、B、C、D 、E、F、G为纸带上实际点，打点周期 为T,则打下C点时速度为 .图152(3)由纸带求物体运动加速度利用逐差法求加速度：根据s6s3=s5s2=s4s1=3aT2，得 ， ， ， 因此加速度测量值
5、为.利用图象法求加速度：先根据 求出第n点瞬 时速度，再作出v-t图象，求出该图象的 斜率即为物体运动加速度.3.实验器材电火花打点计时器、纸带、细绳、 一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩 码、交流电源、导线，若使用电磁打点 计时器，则还需复写纸和低压交流电源.4.实验步骤和注意事项(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.再把一条 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后面.(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通 电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动， 打点计时
6、器就在纸带上打下一系列点.换上新 纸带，重复三次.(3)从三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，从便于测量处 找一个点开始，并把每打5个点的时间作为 一个计时单位.将选好的开始点下面记为0， 第6个点作为计数点1，依次标出计数点2、3 、4、5、n.两相邻计数点间的距离用刻度 尺测出，分别记作s1、s2、s3、s4、s5sn.(4)根据测量结果，计算出a1、a2、a3的 值，求出加速度a的平均值，它即是小车做 匀变速直线运动的加速度.读出下列游标卡尺测量的读数.(1)读数： cm2.98(2)读数： cm(3)读数： cm注意区分游标卡尺的精确度(它们 依次是0.01cm、
7、0.005cm、0.002cm).6.1651.058如图153 所示，用游标卡尺测一根金属管 外径和内径时，卡尺上的游标位置分别如 图(a)和图(b)所示这根金属管的外径读 数是 cm，内径读数是 cm，管 壁厚度是 cm.2.403.27 0.44图153首先了解该游标卡尺的准确度为0.1mm，即游 标上每个小分格表示0.1mm.图(a)中，在主尺 上读得整毫米数为32mm，而游标上第7条线 与主尺上的刻度线对齐，所以外径的读数 D1=32mm +0.17mm=32.7mm=3.27cm. 同理，内径的读数为 D2=24mm+0.10=24.0mm=2.40cm. 管壁的厚度应等于外径与内
8、径差的一半如图154所示为某同学探究一物 体运动形式时运用打点计时器得到的纸 带，实验所用交流电频率为50Hz,在所 选纸带上取某点为0号计数点，然后每3 个点取一个计数点，所有测量数据及标 记符号如图所示.研究匀变速直线运动(1)该同学所探究的物体运动形式如 何？简述你的判断理由.图154(2)该同学用两种方法处理数据 (T为相邻 两计数点之间的时间间隔).方法A：由 , ,，取平均值方法B：由 , , ,取平均值 .从处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中 ，对实验结果起作用的，方法A中有 ；方 法B中有 .因此选择方法(A或B)更合理.(1) 从纸带上记录的实验数据来看 ，可
9、从物体在连续相等时间内位移之差 是否相等来分析物体的运动形式.经计算 可知：s2s1=31.5mm, s3s2=31.5mm, s4 s3=31.0mm,s5s4=31.5mm,s6s5=30.5mm.因 此在误差允许范围内，该物体在连续相 等时间内位移之差相等，物体做匀变速 直线运动.(2)从方法A来看，其计算式最终为，只利用了位移 数据s1、s6；从方法B来看，其计算式最终为 ，位移数据s1、s2、s3、s4、s5、s6全部利用 了，因此选用方法B更合理.一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖 着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如 图155 甲所示，图乙是打出的纸带的一段图155 已知打
10、点计时器使用的交流电频率为 50Hz，利用图乙给出的数据，求： (1)小车下滑的加速度； (2)打下C点时的速度1.(1)如图156所示，读出甲、乙游标卡尺的 测量值读数为 mm. 读数为 mm.20.641.25图156(2)某同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡 尺测一工件的长度，测得的结果如图157所示，则 该工件的长度L= cm.1.055图157(3)如图158所示，游标卡尺其游标尺长 49mm分成50等份，其读数是 mm.100.24图1582.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式 打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图 159所示的纸带图中的点为计数点，相邻
11、两计数点 间还有四个点未画出来，下列表述正确的是( ) C图159 A实验时应先放开纸带再接通电源 B( )等于( )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0.02s3.用速度传感器研究匀变速直线运动的实验中， 测得小车经过各时刻的瞬时速度如下：时刻/s0. 10. 20. 30. 40. 50. 6瞬时速度 /(cms-1)4 4 . 06 2 . 08 1 . 010 0 . 011 8 . 013 8 . 0C为了求出加速度，最合理的方法是( ) A取任意两个计数点的速度，用公式 算 出加速度 B根据实验数据画出vt图像，用量角器量出其倾角 ，用公式 算
12、出加速度 C根据实验数据画出vt图像，由图线上较远两点所对应的速度及时间，用公式 算出加速度 D依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出 平均值即为小车的加速度4.一辆汽车从O点由静止出发沿x轴做直线运动，为了研究汽车运动规律而记录了它在各个时刻的 位置和瞬时速度见下表(计时仪器的精度为1s). 时刻t/s01.0 2.0 3.0 4.05.06.07.0 位置坐标 s/m00.5 2.0 4.5 8.012. 016. 020. 0 速度 v/(ms-1)01.0 2.0 3.0 4.04.04.04.0(1)该汽车在观察时间内做什么性质的运动？简要说 明判断的理由(可利用备用坐标纸) (
13、2)该汽车在2.5s末瞬时速度大小为 。 【解析】(1)判断方法：从连续相等时间内位移之差的角度判断；从连续相等时间内速度改变量 的角度判断；运用速度时间图线也可以判断物体是否做匀变速直线运动判断知：该物体先匀 加速后匀速；(2)由于汽车在23s内做匀变速直 线运动，所以汽车在2.5s末瞬时速度等于汽车在 第3s内的平均速度大小 .5.电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器， 当电源频率为50Hz时，每0.1s取一个计数点，它们是图 1510中a、b、c、d、e、f等点，这段时间内加速度的测 量值为 (取两位有效数字)若电源频率高于 50Hz，但计算仍按50Hz计算，其加速度测量值将比真
14、实值 (填“偏大”、“偏小”或“相同”) 偏小图15106.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1511 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15110.12.57.某兴趣小组为研究电动小车的运动情况进行了 有关实验，其步骤如下： 将电动小车、纸带和打点计时器按图1512安装 ； 接通打点计时器(其打点周期为0.02s)； 使电动小车以额定功率加速运动，达到
15、最大速 度一段时间后关闭小车电源，待小车静止后再关 闭打点计时器在上述过程中，打点计时器在纸 带上所打的部分点迹如图1513所示请你分析纸带数据，回答下列问题： (1)某同学直接利用纸带上的第一段数据(A、B 之间)计算该电动小车运动的最大速度你认为 这样行吗？ (2)分析纸带哪一段数据可测量小车关闭电动机 之后的滑行加速度？加速度为多大？图1512【解析】(1)结合匀速运动的定义，从纸带上数 据可知小车在左边4段内做匀速运动，因此应该 运用纸带左边4段数据计算速度，可减小实验误 差，受偶然因素影响，只利用第一段数据来计算 误差太大图1513(2)在误差允许范围内，只有连续相等时间内位移 之差相等情况下，小车才做匀变速直线运动通过 计算可知： 535cm5.04cm=0.31cm； 504cm4.71cm=0.33cm； 471cm4.40cm=0.31cm； 440cm4.07cm=0.33cm； 407cm3.75cm=0.32cm. 因此纸带中从位移为5.35cm段到位移为3.75cm段之间，小车做匀减速直线运动8.小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体 瞬时速度的
