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,歡迎進入物理課堂,一、實驗目的1．利用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律．2．能畫出小車運動的v－t圖象，并根據圖象求加速度．,3．勻變速直線運動的判斷看任意相鄰相等時間內的位移之差是否相等來判斷物體是否做勻變速直線運動，即可利用紙帶打出的點，若x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝aT2，則做勻變速直線運動．,三、實驗器材電火花計時器或電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片．四、實驗操作1．實驗步驟(1)把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如圖實－1－3所示．,圖實－1－3,(2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，并在繩的另一端掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器(紙帶要放在復寫紙下面)，并把紙帶的一端固定在小車的后面．(3)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點．換上新紙帶，重復二次．,(4)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，從后邊便于測量的點開始來確定計數點，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位，即T＝0.1s，如圖實－1－4所示，正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數點間的距離，并填入設計的表格中．,(5)利用某一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數點的瞬時速度．(6)增減所掛的鉤碼數，再做兩次實驗．,2．數據處理(1)由實驗數據得出v－t圖象①根據表格中的v、t數據，在直角坐標系中仔細描點，如圖實－1－5所示可以看到，對于每次實驗，描出的幾個點都大致落在一條直線上．②作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側，這條直線就是本次實驗的v－t圖象，它是一條傾斜的直線．,(2)由實驗得出的v－t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律．有兩條途徑進行分析：①直接分析圖象的特點得出，小車運動的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖實－1－6所示，當時間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv，由此得出結論：小車的速度隨時間均勻變化．②通過函數關系進一步得到，既然小車的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數關系式為v＝kt＋b，顯然v與t成“線性關系”，小車的速度隨時間均勻變化．,五、注意事項1．交流電源的電壓及頻率要符合要求．2．實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要調節(jié)振針的高度和更換復寫紙．3．開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器．4．先接通電源，計時器工作后再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源．5．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達滑輪前應及時用手按住它．,6．牽引小車的鉤碼個數要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數點為宜．7．要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數點，即時間間隔為T＝0.025s＝0.1s.8．要多測幾組，以盡量減小誤差．9．描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點．,[例1]在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，為了能夠較準確地測出加速度，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上：________________.A．把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面B．把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C．再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車,D．把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面E．把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次,解析：在實驗中要盡可能地保證小車做勻變速直線運動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運動情況，既要減小運動誤差也要減小紙帶的分析誤差．其中E項中的電源應采用交流電，而不是直流電．,答案：ABCDFG,[例2]如圖實－1－7所示，小車放在斜面上，車前端拴有不可伸長的細線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連．起初小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動打點計時器，釋放重物，小車在重物的,牽引下由靜止開始沿斜面向上運動，重物落地后，小車會繼續(xù)向上運動一段距離．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，圖實－1－8中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示．,(1)打a段紙帶時，小車的加速度為2.5m/s2.請根據加速度的情況，判斷小車運動的最大速度可能出現在b段紙帶中長度為________cm的一段．(2)盡可能利用c段紙帶所提供的數據，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為________m/s2.(結果保留兩位有效數字),[答案](1)2.98(2)5.0,[例3]光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖實－1－9(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時間記錄下來．圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連,接的計時器顯示的擋光時間分別為1.010－2s和4.010－3s.用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數如圖(c)所示．,(1)滑塊的寬度d＝________cm.(2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s.(結果保留兩位有效數字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質上是通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將________的寬度減小一些．,[答案](1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊,1．“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖實－1－10所示的紙帶．圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()圖實－1－10,A．實驗時應先放開紙帶再接通電源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．從紙帶可求出計數點B對應的速率D．相鄰兩個計數點間的時間間隔為0.02s,答案：C,2．在“研究勻變速直線運動”的實驗中，算出小車經過各計數點的瞬時速度如下：,答案：C,3．(2010廣東高考)圖實－1－11是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶．,(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________．(2)ABCD是紙帶上四個計數點，每兩個相鄰計數點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點間距s＝________；C點對應的速度是________(計算結果保留三位有效數字)．,答案：(1)0.02s(2)0.70cm(0.68～0.72cm即可給分)0.100m/s,4．(2010重慶高考)某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz.在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數點，因保存不當，紙帶被污染，如圖實－1－12所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數點，僅能讀出其中3個計數點到零點的距離：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.,若無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數點的時間間隔為________s；(2)打C點時物體的速度大小為________m/s(取2位有效數字)；(3)物體的加速度大小為________(用sA、sB、sD和f表示)．,5．伽利略在《兩種新科學的對話》一書中，討論了自由落體運動和物體沿斜面運動的問題，提出了這樣的猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運動，同時他還運用實驗驗證了其猜想．某校物理興趣小組依據伽利略描述的實驗方案，設計了如圖實－1－13所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運動．,(1)實驗時，讓滑塊從不同高度由靜止沿斜面下滑，并同時打開裝置中的閥門，使水箱中的水流到量筒中；當滑塊碰到擋板的同時關閉閥門(整個過程中水流可視為均勻穩(wěn)定的)．該實驗探究方案是利用量筒中收集的水量來測量________的．(2)下表是該小組測得的有關數據，其中s為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放后沿斜面下滑的距離，V為相應過程量筒收集的水量．分析表中數據，根據________，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運動的結論.,(3)本實驗誤差的主要來源有：距離測量的不準確，水從水箱中流出不夠穩(wěn)定，還可能來源于____________________等．(只要求寫出一種),6．某同學在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，其相鄰點間的距離如圖實－1－14所示，每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.10s.,(1)試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算打下B、E兩個點時小車的瞬時速度．(要求保留三位有效數字)vB＝________m/s，vC＝0.479m/s，vD＝0.560m/s，vE＝________m/s，vF＝0.721m/s.(2)以A點為計時零點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖實－1－15所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線．(3)根據第(2)問中畫出的v－t圖線，求出小車運動的加速度為________m/s2.(保留兩位有效數字),答案：(1)0.4000.640(2)見解析圖(3)0.80(0.78～0.82均可),同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,