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1、实验一研究匀变速直线运动 一、实验目的1练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(xaT2)3测定匀变速直线运动的加速度二、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、复写纸片考点一| 实验原理与操作母题某同学用如图实11甲所示的实验装置研究匀变速直线运动甲乙图实11实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C测出x1、x
2、2、x3、结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，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，在下列的仪器和器材中，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秒表D刻度尺E天平F重锤G弹簧测力计H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是_(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为
3、：_.【答案】(1)A、D(2)x3x2x2x1(3)a借题悟法核心点拨1.两种打点计时器的不同题干部分(1)电磁打点计时器使用6 V以下低压50 Hz交流电源，用振针打点，每隔0.02 s打一次点.(2)电火花计时器使用220 V、50 Hz的交流电源，电火花打点，每隔0.02 s打一次点.2.匀变速直线运动的判断第(2)问第1空连续相等时间内的位移之差为恒量，即x2x1x3x2x4x3恒量，物体做匀变速直线运动.3.由纸带求物体运动速度的方法第(2)问第2空根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn.4.由纸带用逐差法求加速度第(3)问即根据x4x1x5x2x
4、6x33aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1，a2，a3，再算出a1、a2、a3的平均值a，即为物体的加速度.母题迁移在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_.A把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B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C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，每次必须由静止释放小车D把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带
5、，重复三次F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，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G根据公式a1，a2，a3及a求出aABCDFG在实验中尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差其中E项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源考点二| 数据处理与误差分析母题如图实12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
6、个点没有画出，打点计时器打点的频率f50 Hz，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.图实12(1)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(保留三位有效数字)位置BCDEF速度(ms1)0.7370.8010.994(2)以A点为计时起点，在坐标图实13中画出小车的速度时间图线图实13(3)根据你画出的小车的速度时间图线计算出小车的加速度a_m/s2.(保留两位有效数字)(4)如果当时电网中交变电流的频率是f49 Hz，而做实验的同学并不知道
7、，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_(选填“大”或“小”) 【导学号：92492047】【答案】(1)0.8640.928(2)如图所示(3)0.63(4)大借题悟法核心点拨1.计时间隔的计算题干部分(1)打点周期T00.02 s，与计时间隔不一定相同.(2)两计数点间有四个点没有画出，计时间隔T5T00.1 s.2.瞬时速度的计算和有效数字第(1)问(1)瞬时速度用公式vn来计算.(2)有效数字的位数是从左侧第1个不为零的数开始数直到右侧最后1位为止.3.利用图象处理数据的方法第(2)问(1)根据表中数据在vt坐标系中准确描出各点.(2)用直线将各点连接起来，不在直线上的点尽量
8、对称地分布在直线两侧.(3)注意图线是否过原点.4.利用图象求解加速度的方法第(3)问(1)vt图线的斜率即为物体的加速度.(2)选两距离较远，读数较准确的两点.(3)a，注意结果符合有效数字要求.5.实验误差分析第(4)问(1)电网频率不稳引起实验系统误差.(2)测量数据及描点、连线作图不准引起误差.母题迁移(2017盐城模拟)在“研究匀变速直线运动的规律”的实验中，某同学获得的一条纸带如图实14所示图实14(1)已知打点计时器的电源频率为50 Hz，则打点计时器在纸带上打下相邻两点的时间间隔为_(2)A、B、C、D、E、F、G是纸带上7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
9、出A、B两点间距x_m.(3)C点对应的速度是_m/s，小车运动的加速度为_m/s2.(计算结果保留两位有效数字)(4)若实验后发现，实际所用交流电的频率高于50 Hz，则第(3)问中计算结果与实际值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”) 【导学号：92492048】【解析】(1)打点计时器在纸带上打下相邻两点的时间间隔t s0.02 s.(2)由于每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T0.1 s，A、B间的距离x0.30 cm0.003 0 m.(3)根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，可以求出打下C点时小车的瞬时速度大小vC m
10、/s0.060 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式xaT2可以求出加速度的大小，得a0.20 m/s2.(4)如果实验中实际所用交流电的频率高于50 Hz，那么实际打点周期变小，根据运动学公式得第(3)问中计算结果与实际值相比偏小【答案】(1)0.02 s(2)0.003 0(3)0.0600.20 (4)偏小考点三| 实验拓展与创新创新点1利用光电计时器研究匀变速运动1如图实15所示为测量做匀加速直线运动小车的加速度的装置，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间的距离为d.图实15(1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间t1和t2，则小车加速度a_.(2)为减
11、小实验误差，可采取的方法是()A增大两挡光片宽度bB减小两挡光片宽度bC增大两挡光片间距dD减小两挡光片间距d【解析】(1)挡光片A经过光电门时小车的速度v1挡光片B经过光电门时小车的速度v2由vv2ad可求得小车的加速度a.(2)两挡光片宽度b越小，v1、v2越接近挡光片中点的速度，两挡光片间距越大，v1和v2差值越大，测量小车加速度的误差越小，故B、C正确【答案】(1)(2)BC创新点2用频闪照相法研究匀变速运动2某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片(如图实16所示)，已知频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保
12、留三位有效数字)图实16(1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4_m/s.(2)小球上升的加速度大小约为a_m/s2.(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是_.【导学号：92492049】【解析】(1)做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故t4时刻的瞬时速度等于t3t5时间段的平均速度，即v4 m/s3.98 m/s.(2)由xaT2得，小球的加速度大小为a102 m/s210.0 m/s2.(3)小球的加速度大于重力加速度，是由于小球上升过程中受到空气阻力的作用【答案】(1)3.98(2)10.0(3)小球上升过程中受到空气阻力的作用创新点3用
13、滴水法研究匀变速运动3在暗室中用如图实17所示装置做“测定重力加速度”的实验实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪具体实验步骤如下：图实17在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度采集数据进行处理(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是_.(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图实18所示，根据数据测得当地重力加速度g_m/s2；第8个水滴此时的速度v8_m/s.(结果都保留三位有效数字)图实18(3)该实验存在的系统误差可能有(答出一条即可)：_. 【导学号：92492050】【解析】(1)后一水滴经过一个频闪间隔运动到前一水滴的
