實(shí)驗(yàn)1用打點(diǎn)計(jì)時器測速度(必考)實(shí)驗(yàn)2探究小車速度隨時間變化的規(guī)律(必考)考綱解讀(1)練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時器。(2)會計(jì)算紙帶上各點(diǎn)的瞬時速度。(3)會利用紙帶計(jì)算加速度。(4)會用圖象法探究小車速度與時間的關(guān)系，并能根據(jù)圖象求加速度。實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng)1.平行：紙帶和細(xì)繩要和木板平行。2.兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶。3.防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。4.減小誤差：小車的加速度要適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。5.紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。6.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏，而導(dǎo)致誤差過大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)?？键c(diǎn)一平均速度、瞬時速度的計(jì)算根據(jù)紙帶上兩點(diǎn)間的位移x和時間t，算出紙帶在這兩點(diǎn)的平均速度v。在要求不是很高的情況下，可以用這個平均速度粗略的表示物體在經(jīng)過位移x內(nèi)某一位置時的瞬時速度。說明：(1)計(jì)時點(diǎn)：打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出的每個點(diǎn)跡叫做計(jì)時點(diǎn)。若用50 Hz的交流電，則兩個相鄰點(diǎn)跡(計(jì)時點(diǎn))的時間間隔為0.02 s。(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)：為了方便研究運(yùn)動規(guī)律，從紙帶上有規(guī)律的選取部分計(jì)時點(diǎn)，并加以標(biāo)號，這些被選取并標(biāo)號的計(jì)時點(diǎn)叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)。1.在本節(jié)的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電源的頻率為50 Hz，記錄小車運(yùn)動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇6個計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出，各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。根據(jù)學(xué)過的知識可以求出小車在B點(diǎn)的速度為vB_m/s。CE間的平均速度為_m/s。解析相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1 s所以vB m/s0.25 m/sCE m/s0.45 m/s答案0.250.452.某同學(xué)在做“用打點(diǎn)計(jì)時器測速度”實(shí)驗(yàn)時，從打下的若干紙帶中選取了點(diǎn)跡清晰的一條，如圖所示。打點(diǎn)計(jì)時器的電源頻率為50 Hz。由這些已知數(shù)據(jù)計(jì)算：(1)物體經(jīng)過BD過程的平均速度_m/s；(2)與紙帶上C點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速度v_m/s。(答案均要求保留3位有效數(shù)字)解析相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是T0.02 s，所以BD過程中的平均速度1.51 m/s；紙帶上的C點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速度可以用BD過程的平均速度替代，即v1.51 m/s。答案(1)1.51(2)1.51考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作1.如何選取紙帶和計(jì)數(shù)點(diǎn)要選取點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，從便于測量的地方取一個開始點(diǎn)，然后每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，利用打下點(diǎn)的紙帶和測量的有關(guān)數(shù)據(jù)便可以進(jìn)行計(jì)算。2.判定物體運(yùn)動的性質(zhì)通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間距，可以判斷物體的運(yùn)動情況。若連續(xù)相鄰相等的時間間隔內(nèi)的位移x1、x2、x3基本相等，則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻速運(yùn)動。若xxmxn(xm、xn為紙帶上相鄰的兩段位移)基本相等，則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動。3.由紙帶求物體的運(yùn)動速度“平均速度法”求速度：做勻變速直線運(yùn)動的物體，某段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，即vn。1.打點(diǎn)計(jì)時器是高中物理中重要的物理實(shí)驗(yàn)儀器，如圖中甲、乙所示是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的兩種，請回答下面的問題。(1)甲圖是_打點(diǎn)計(jì)時器，電源采用的是_。(2)乙圖是_打點(diǎn)計(jì)時器，電源采用的是_。(3)已知打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電源的頻率是f，用它記錄一個運(yùn)動小車的位移，打出的一條紙帶和已選好的計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4如圖丙所示。某同學(xué)測量出1、2兩點(diǎn)間的距離為x12，3、4兩點(diǎn)間的距離為x34，由此可計(jì)算出小車在1、2兩點(diǎn)間的平均速度為_；在3、4兩點(diǎn)間的平均速度為_。解析打點(diǎn)周期T，1、2兩點(diǎn)間和3、4兩點(diǎn)間的時間間隔t4T，故v12，v34。答案(1)電磁46 V低壓交流電源(2)電火花220 V交流電源(3)2.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H)A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時器處放開紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時器固定在平板上，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔(1)所列步驟中有錯誤的是_。(2)遺漏的步驟： _。(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序：_。解析(1)步驟A中應(yīng)先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。(2)遺漏的步驟G：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。(3)步驟完善后，合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)锽FECADG。答案(1)A中應(yīng)先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源(2)G.換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次(3)BFECADG3.在“利用打點(diǎn)計(jì)時器測定勻加速直線運(yùn)動的加速度”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在打出的紙帶上每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個點(diǎn)，每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個點(diǎn)未畫出，如圖甲所示。打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02 s打一次點(diǎn)。從每一個計(jì)數(shù)點(diǎn)處剪開分成五段(分別叫a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示vt關(guān)系的圖線，從而求出加速度。 (1)若在xOy坐標(biāo)系中用最簡捷的方法作出能表示vt關(guān)系的圖線，則_軸相當(dāng)于v軸。 (2)從第一個計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時，要想求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出_段紙帶的長度。 (3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則加速度為_m/s2。解析(1)做勻加速直線運(yùn)動的物體某段時間的中間時刻速度等于這段時間的平均速度，則y軸相當(dāng)于v軸。(2)0.15 s處于BC段的中間時刻，則需求出b段紙帶的長度。(3)由s5s14aT2可求出加速度為2 m/s2。答案(1)y(2)b(3)24.某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)步驟如下：A.安裝好實(shí)驗(yàn)器材；B.讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次，選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點(diǎn)開始，每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)；C.測出x1、x2、x3。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你繼續(xù)完成下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車，一端附有滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有_。(填選項(xiàng)代號)A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.秒表D.刻度尺E.天平F.重錘G.彈簧測力計(jì)H.滑動變阻器(2)如果小車做勻加速直線運(yùn)動，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是_，已知打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的時間間隔是t，則打c點(diǎn)時小車的速度大小是_。解析(2)因小車做勻加速直線運(yùn)動，所以x3x2x2x1，即2x2x1x3。c點(diǎn)是bd段的時間中點(diǎn)，則c點(diǎn)的瞬時速度等于該段的平均速度，vc。答案(1)AD(2)x3x2x2x1(或2x2x1x3)考點(diǎn)三描繪vt圖象1.用圖象表示速度物體運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系也可以用圖象描述。以速度v為縱軸、時間t為橫軸在方格紙上建立直角坐標(biāo)系。將實(shí)驗(yàn)中的v、t數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。再用一條平滑的曲線來“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)，這條曲線反映了速度v與時間t的關(guān)系，如圖所示。2.實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的三種方法(1)vt圖象法：先根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中，物體在某段時間的中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，即vn，求出打第n個點(diǎn)時紙帶的瞬時速度，然后作出vt圖象，圖象的斜率即為小車運(yùn)動的加速度。(2)公式法：利用已測得的兩組數(shù)據(jù)(tn，vn)和(tm，vm)代入公式a求解，這種方法的誤差較大。(3)根據(jù)xaT2求a：如圖所示的紙帶，相鄰兩點(diǎn)的時間間隔為T，且滿足x6x5x5x4x4x3x3x2x2x1，即a1，a2，a3，然后取平均值，即，這樣可使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，以提高準(zhǔn)確性。1.實(shí)驗(yàn)中，如圖所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T0.1 s。(1)根據(jù)紙帶可判定小車做_運(yùn)動。(2)根據(jù)紙帶計(jì)算各點(diǎn)瞬時速度：vD_m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。在如圖所示坐標(biāo)中作出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出a_。(3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義是_。解析(1)根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可知xBCxABxCDxBCxDExCD12.60 cm，故小車做勻加速直線運(yùn)動。(2)根據(jù)v可知vD m/s3.90 m/svC m/s2.64 m/svB m/s1.38 m/s描點(diǎn)連線得如圖所示vt圖線，根據(jù)圖線斜率知a12.60 m/s2。(3)圖線與縱軸交點(diǎn)的速度的物理意義是零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度。答案(1)勻加速直線(2)3.902.641.38見解析圖12.60 m/s2(3)零時刻小車經(jīng)過A點(diǎn)的速度2.某同學(xué)用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置分析勻變速直線運(yùn)動，電火花計(jì)時器所接電源頻率為50 Hz，如圖乙是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，他將選出的紙帶舍去開始密集的點(diǎn)跡，然后從便于測量的點(diǎn)開始，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)所示，他把一個毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度線和計(jì)數(shù)點(diǎn)A(A為所選計(jì)數(shù)點(diǎn)中最早打下的點(diǎn))對齊，試分析下列問題：甲乙(1)讀出相鄰兩點(diǎn)間的長度，進(jìn)行下列計(jì)算并填入表內(nèi)(單位：cm)x1xBCxABx2xCDxBCx3xDExCDx4xEFxDEx5xFGxEF由此可得出：在誤差允許的范圍內(nèi)，_，所以小車做_運(yùn)動，小車的加速度是a_ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。(2)該同學(xué)在圖丙中已標(biāo)出B、C、D、F計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請你在該圖中標(biāo)出與E計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出vt圖。根據(jù)圖象求出小車通過A點(diǎn)時的瞬時速度vA_ m/s(保留兩位有效數(shù)字)。丙解析(1)連續(xù)相鄰相等的時間間隔內(nèi)的位移差如下表(單位：cm)：x1xBCxABx2xCDxBCx3xDExCDx4xEFxDEx5xFGxEF0.400.440.420.410.41在誤差允許的范圍內(nèi)，小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差相等，可見小車做勻加速直線運(yùn)動。根據(jù)逐差法得a m/s20.42 m/s2。(2)小車通過E點(diǎn)的瞬時速度為vE m/s0.247 m/s。所作的圖象如圖所示。圖線在縱軸上的截距表示小車通過A點(diǎn)時的瞬時速度，由圖可看出，小車通過A點(diǎn)的瞬時速度為vA0.080 m/s。答案見解析10