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1、力学实验中的 “纸带类”问题地位和作用力学实验中有四个实验涉及到纸带的处理。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、 力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、 灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。涉及到运动的物理量（如： 速度、加速度、质量、力、功率、功、动能、重力势能、动摩擦因数、转速等）的测量均可 考查到与纸带相关的实验。思考：根据纸带上的点迹回答下列问题 如何判定物体做匀速直线运动、匀变速直线运动？ 如何求解匀变速直线运动的瞬时速度？ 如何求匀变速直线运动的加速度？典例精析例1：（研究匀变速直线运动）某实验小组拟用如图1 所示装置
2、研究滑块的运动。实验 器材有滑块、钩码、纸带、细绳、刻度尺、带滑轮的木板，以及打点计时器等。实验中，滑 块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动。打点计时器物块耳 ri细绳卑滑轮重物图1（1）已知实验装置中打点计时器的电源为50Hz的低压交流电源，若打点的时间间隔用T0表示，则T0= s（2） 图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,设纸带上七个相邻计数点的间距为x、x、x、x、x和x，相邻的两个计数点之间还123456有四个点未画出，a可用x、x、x、x、x、x和To表示为a =；1234560v可用x、x和To表示为v =oB120B若量出相邻的计数点之间的
3、距离分别为丫4.22 on、丁4.65 on、x3=5.08 on、=5.49cm、T5.91 cm.cm。由此求得加速度的大小a =m/s2,工=m/s（计算结果取2位有效数字）。【答案】（1） B（2）C3）x + x + x 一 x 一 x 一 xa 二 54321，225T 20x + xv = 12B 10T04) 0.310.44题型攻略：在纸带类力学实验中,利用打点计时器打下的纸带,会求运动物体的瞬时速度和加速 度是两个最基本问题1. 打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率 是50Hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体
4、在不同时刻的位置，研究纸带 上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。2. 纸带的应用（1）物体运动性质的判定 间距相等匀速运动 连续相临相等间隔时间内距离差恒定匀变速直线运动 如何求解匀变速直线运动的瞬时速度？x + x利用平均速度法求瞬时速度*二于1如何求匀变速直线运动的加速度？（3）利用纸带求被测物体的加速度a. 公式法：x 一 x 利用a= m n求解（m 一 n）T2 “逐差法”，求加速度：从纸带上取 6 段相邻相等时间内的位移， 则（x + x + x ） 一 （x + x + x ） a =45612 丄，这样数据全部得到利用，以提高准确性.9T2b. 图像法x + x一利用v+
5、算出相应时刻点的速度，画出v-t图像，图线的斜率就是加速度.n2T创新拓展： 纸带类问题中打点计时器可以用其他方式替代，比如频闪照片法、滴水法、 沙摆法以及转棒法等等，其实不管用那种方式，我们都要抓住相邻两点迹时间间 隔相等。（幻灯片展示）例2： （探究合外力做功和动能变化的关系）如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：图艇片紙带打点计时霜厶0码托盘（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做运动。（2）在条件下可认为细绳对小车的拉力近似
6、等于砝码和托盘的总重力1 WOcmn2 & 61cm L 16.7Dcnh *T45-7Scm =* SJ-TScm * AiS.ITgtii 图2（3）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运 动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验 时小车所受拉力为0.2N，小力车的质量为0.2kg.请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化AE，补填表中空格（结果保留至k少小数点后第四位）。0BOCODOEOFW/J0.04320.05720.07340.0915AE /Jk0.04300.05700.07340.0907分析
7、上述数据可知：在实验误差允许的范围内W = AE，与理论推导结果一致。k（4）实验前已测得托盘的质量7.7x10rkg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为kg（g取9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位）题型攻略：x + x利用打点计时器打出的纸带，测量距离计算出做功；在利用位移v 一 士 计算出瞬 n2/时速度并计算该点的动能，然后与做功的大小进行比较。 本实验采用了等效法即在平衡摩擦力以及Mm条件下，mg等效于不受阻力时的合外力 误差来源于实验原理不完善造成的系统误差和摩擦力平衡不准确、测量不准确、纸 带和细绳不平行木板【答案】：（2）匀速直线 0.11150.11050.015s
8、s1【解析】：W = Fs = 0.2x0.5575J = 0.1115J ；v = ogoe E = m v 2代入数F2Tk 2 车 F据得 E = 0.1105 J mg F二ma ,得m二-, 逐差法求小车加速度g aa=0.9856m/s2，即祛码与托盘的加速度，m =m-m代入计算的，得m= 0.015k-砝码盘砝码创新拓展： 探究做功与动能变化量的关系还有其他常见方案，如：橡皮筋法、自由落体法、斜面连接体法。（幻灯片展示）纸带;橡皮筋打点计时器巩固练习：如图所示，用包有白纸的质量为 1.00kg 的圆柱棒替代纸带和重物；蘸有颜料的毛笔固 定在电动机的飞轮上并随之匀速转动，以替代打
9、点计时器烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒 竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒上面的纸上画出记号，如图所示设毛笔接触棒时不影响棒 的运动，测得记号之间的距离依次为26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm， 由此可验证机械能守恒定律.已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样.根据以上内容回答 下列问题：6598.O-71.l50X26ii-M6.0电动机单他mm 毛笔画相邻两条线的时间间隔T=s.根据图所给的数据可知：毛笔画下记号“3”时，圆柱棒下落的速度V3=m/s；画下记号“6”时，圆柱棒下落的速度V6=m/s；在毛笔画下记号“3”到画下记号“6”的这
10、段时间内，棒的动能的增加量为J,重力势能的减少量为J.由此可得出的结论是 在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒（g=9.8m/s2，结果保留三位有效数字） 方法点拨：电动机匀速转动，相邻两线时间间隔相等 对实验中的高度用刻度尺去测量。 在本实验中一定要利用v =+ xn+1求解，而不能用m-h =丄mv 2或v =-n2 T2n（t二nT）去求 v 拓展：利用本实验装置，若把圆柱棒看作自由落体运动，已知重力加速度，利用打出的纸带去求电动机的转速 小结：纸带类问题处理中的关键在于求出加速度和瞬时速度，再运用其它 知识进行处理达到实验目的。课后作业 1-4课后作业：1、（研究匀变速直线运动）
11、某同学利用图甲所示的实验装置，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 图乙所示。打点计时器电源的频率为50 Hz。打点计时器 物块1 23.0035.0147.011559.001 6 11.0112.28710 10.60-单位 cm图甲 图乙 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。（2）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/so（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
12、=m/s2,若用中来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度）,则计算结果比动摩擦因数的真实彳（填“偏大”或“偏小”）。【答案】6； 7【或7； 6】1.00； 1.202.00；偏大x + x【方法点拨】（1）问中求解6点的速度，不能贸然应用V =七7-，因为6-7点之间物体 62T由加速变为减速，求解6点的速度必须要从之前的点打开突破口应用运动学公式V二V0 + at2、（滴水法研究匀变速直线运动）一个小车 M 上装有一个滴墨水的容器， 每分钟滴出 120 滴墨水，重物 N 通过滑轮用细绳拉动小车做匀加速直线运动， 小车经过处，在桌面上留下一系列墨滴，如图测出 x =12.01cm,
13、x =13.99cm, 01 12x =16.00cm, x =18.01cm, x =19.99cm, x =22.00, 则小车在 2 、 5 处的瞬时速23 34 45 56ms2、0 1 2 3 4 5 6度分别为、。小车的加速度为3、（沙摆法研究匀变速直线运动） 研究某实验小组拟用如图1 所示装置研究滑块的运动.实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺 带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等.实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀 加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带带下留下的 痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置. 在图2中， 纸带可看出滑块的加速度和速度方向
14、一致. 用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：、 （写出2个即可）.c城帝讯2抵懵运渤方向5帯图甲4、（研究加速度和力的关系）某同学利用图甲所示的实验装置做了这样的实验。 按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块。释放小车，小车由静 止开始运动。按实验要求正确装上纸带，让小车靠近打点计时器，按住小车， 打开打点计时器电源，释放小车，获得一条带有点列的纸带。在获得的纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点A，B， C，。测量相邻计数点的间距S, s2, s3,。并将其记录在纸带上对 应的位置处。完成下列填空： 设纸带上五个相邻计数点的间距为S、s2、S3和S4。a可用S、s4和/t表示为a=;VB可用S、s2和/t表示为VB=。 图乙为用米尺测量所得纸带上的S、S2、S3和S4的情况，由图可读出S cm,S2=m, S4=cm。由此求得加速度的大小a m/s2, VB=m/s(计算结果取3位有效数字)。匚、s s【答案】0.02云+ 210
