《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