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1、实验一研究匀变速直线运动 数据处理1利用逐差法求平均加速度：a1，a2，a3，.2利用平均速度求瞬时速度：vn.3利用速度时间图象求加速度：作出速度时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度 误差分析1使用刻度尺测计数点的距离时有误差2作vt图象时出现作图误差3电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同4长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差 注意事项1平行：纸带、细绳要和长木板平行2靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带4减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少或者
2、速度太小，使纸带上打的点过于密集5纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点6准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让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热点一对实验步骤和实验原理的考查典例赏析典例1(2018北京卷)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律甲主要实验步骤如下：a安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当做计时起点O(t0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F所示乙c通过测
3、量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示丙结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出vt图象(3)观察vt图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_.vt图象斜率的物理意义是_.(4)描绘vt图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动用平均速
4、度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图丁所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的丁解题关键实验原理的认识(1)图象法是实验中常用的方法，要学会通过图象分析问题(2)测量量的转换是实验中的常用手段，当某一个物理量不易测量时，可通过该量与其他量的关系式，转换成其他可测量的物
5、理量如将速度的测量转换成位移的测量解析本题考查研究匀变速直线运动规律的实验(1)打点计时器所用电源为50 Hz的交流电源，测量各计数点间距离需用刻度尺(3)因为小车的速度随时间均匀变化，所以小车做匀加速直线运动由匀加速直线运动中速度vv0at，可知vt图象斜率的物理意义是加速度(4)，若用表示瞬时速度，t越小越好，而选取的x大小会影响速度测量值与真实值的偏差大小(5)设v00，vat，而xat2，故可通过位移随时间的变化情况，判断速度随时间的变化情况答案(1)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0，其速度vt，那么它通过的位移xt2.
6、因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化题组巩固1研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角可调打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个计时点未画出(1)部分实验步骤如下：A测量完毕，关闭电源，取出纸带B接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：_.(填代码)(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T_s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5_.(4)为了充分利用记录数
7、据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a_.解析(1)正确的实验步骤为D、C、B、A.(2)相邻两个计数点间的时间间隔T5 s0.1 s.(3)匀变速直线运动一段位移内的中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，则计数点5对应的瞬时速度大小为v5.(4)用逐差法求得小车的加速度a.答案(1)DCBA(2)0.1(3)(4)2(2019东北三省联考)在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中：(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_.(填选项代号)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表
8、E天平(2)实验过程中，下列做法正确的是_.A先接通电源，再使纸带运动B先使纸带运动，再接通电源C将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处(3)如图所示为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有4个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，测出1、2、3、4、5、6点到0点的距离，如图所示(单位：cm)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4_m/s，小车的加速度大小a_m/s2.(保留两位有效数字)解析：(1)打点计时器应使用交流电源，测量纸带上点间的距离需用到刻度尺(2)为充分利用纸带和实验的顺利进行，应采用A、D中
9、的做法(3)相邻计数点之间还有4个点未画出，说明相邻计数点之间的时间间隔是0.1 s由全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得v4 m/s0.41 m/s据逐差法得a m/s20.76 m/s2答案：(1)AC(2)AD(3)0.410.76热点二对实验数据的处理及误差分析的考查典例赏析典例2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：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_.(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出
10、，打点计时器打点的时间间隔T0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度位置BCDEF速度/(ms1)0.7370.8010.994(3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度时间关系图线(4)根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度a_m/s2.解析(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知
11、：vD0.864 m/s同理可得vE0.928 m/s.(3)小车的速度时间关系图线如图所示(4)小车的加速度a m/s20.63 m/s2.答案(1)弹簧测力计(2)0.8640.928(3)见解析图(4)0.63题组巩固3实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s.甲(1)根据纸带可判定小车做_运动(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD_m/s，vC_ m/s，vB_m/s.在如图乙所示坐标系中作出小车的vt图象，并根据图象求出a_.(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是_.乙解析：(1)根据纸带提供的
12、数据可知xBCxABxCDxBCxDExCD12.60 cm，故小车做匀加速直线运动(2)根据v可知vD m/s3.90 m/svC m/s2.64 m/svBm/s1.38 m/s描点连线得如图所示vt图线，根据图线斜率知a12.60 m/s2.(3)图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过A点的速度答案：(1)匀加速直线(2)3.902.641.38见解析图12.60 m/s2(3)零时刻小车经过A点的速度4(1)在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是_.A选取计数点时，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上开始时密
13、集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当增加挂在细绳下钩码的个数(2)某次实验纸带的记录如图所示，纸带上O、A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度a_，在打D点时纸带的速度vD_(保留两位有效数字)，F到G的距离xFG_.解析：(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T0.1 s设相邻计数点O、A、B、C、D、E、F之间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，小车的加速度由逐差法有a，即a0.75 m/s2.根据匀变速直线运动中某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打D点时纸带的瞬时速度大小vD0.40 m/s.由于xaT20.75 cm，所以xFGxEFx5.15 cm0.75 cm5.90 cm.答案：(1)ACD(2)0.75 m/s20.40 m/s5.90 cm热点三拓展创新实验核心提炼创新点创新方案实验器材实验方法长木板倾斜，靠重力获得加速度，如图甲、乙所示靠重物的拉
