實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)考綱解讀1.了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造，會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.會(huì)計(jì)算紙帶上各點(diǎn)的瞬時(shí)速度.3.會(huì)利用紙帶計(jì)算加速度.4.會(huì)用圖象法探究小車速度與時(shí)間的關(guān)系，并能根據(jù)圖象求加速度基本實(shí)驗(yàn)要求1 實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片2 實(shí)驗(yàn)步驟(1)按照實(shí)驗(yàn)原理圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，接好電源；(2)把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過(guò)滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面；(3)把小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車；(4)小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶；(5)換紙帶反復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析規(guī)律方法總結(jié)1 數(shù)據(jù)處理(1)目的通過(guò)紙帶求解運(yùn)動(dòng)的加速度和瞬時(shí)速度，確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等(2)處理的方法分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)利用逐差法求解平均加速度a1，a2，a3a利用平均速度求瞬時(shí)速度：vn利用速度時(shí)間圖象求加速度3. 注意事項(xiàng)(1)平行：紙帶、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(dòng)；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(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞(4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜a作出速度時(shí)間圖象，通過(guò)圖象的斜率求解物體的加速度；b剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度2 依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)的方法(1)x1、x2、x3xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離(2)x是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移差：x1x2x1，x2x3x2.(3)T是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T0.02n(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù))(4)xaT2，因?yàn)門是恒量，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度a也為恒量，所以x必然是個(gè)恒量這表明：只要小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差就一定相等.考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理例1在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作步驟如下，其中錯(cuò)誤的步驟有_A拉住紙帶，將小車移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處先放開紙帶，再接通電源B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源C把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面掛上合適的鉤碼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加速運(yùn)動(dòng)F將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔_將以上步驟完善并填寫在橫線上(遺漏的步驟可編上序號(hào)G、H)；實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序?yàn)椋篲.解析A中應(yīng)先接通電源再放開紙帶，D中先斷開電源，使計(jì)時(shí)器停止工作，再取下紙帶；遺漏步驟G：換上新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次答案ADG換上新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次BEFCADG考點(diǎn)二紙帶數(shù)據(jù)的處理例2如圖1是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶圖1(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(2)A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x_；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是_(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50 Hz，周期T0.02 s，故打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s；(2)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T0.02×5 s0.1 s，由題圖讀出x7.0 mm0.70 cm(注意估讀)C點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度vC cm/s0.100 m/s.答案(1)0.02 s(2)0.70 cm0.100 m/s考點(diǎn)三應(yīng)用紙帶分析物體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)例3(2012·山東理綜·21(1)某同學(xué)利用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖3所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz.圖2圖3通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)_和_之間某時(shí)刻開始減速計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為_m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為_m/s.(保留三位有效數(shù)字)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a_m/s2.解析(1)從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到6相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2.00 cm，在6、7計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移比5、6計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移增加了(12.2811.01) cm1.27 cm<2.00 cm，因此，開始減速的時(shí)刻在計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為v5 m/s1.00 m/s.計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)應(yīng)的速度大小為v4 m/s0.80 m/s.根據(jù)v5，得計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為v62v5v4(2×1.000.80) m/s1.20 m/s.物塊在計(jì)數(shù)點(diǎn)7到11之間做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2答案67(或76)1.001.202.00例4光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖4甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來(lái)現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長(zhǎng)木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長(zhǎng)木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長(zhǎng)木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×102 s和4.0×103 s用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示圖4(1)滑塊的寬度d_ cm.(2)滑塊通過(guò)光電門1時(shí)的速度v1_ m/s，滑塊通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2_ m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過(guò)光電門1和2時(shí)的_，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將_的寬度減小一些答案(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊解析(1)d10 mm0.05 mm×210.10 mm1.010 cm.(2)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s(3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是通過(guò)光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，即所謂情景新而知識(shí)舊，因此做實(shí)驗(yàn)題應(yīng)注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問(wèn)題針對(duì)本實(shí)驗(yàn)還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)原理做如下創(chuàng)新圖5物塊帶動(dòng)小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受軌道等各方面的影響，致使小車加速度不恒定，即小車不真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若采用如圖5所示裝置則可避免將包有白紙的總質(zhì)量為m的圓柱金屬棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器當(dāng)燒斷掛圓柱金屬棒的線后，圓柱金屬棒豎直方向自由落下，毛筆就在圓柱金屬棒面的紙上畫出記號(hào)，得到對(duì)應(yīng)的紙帶，如圖6所示圖6測(cè)出在同一條豎直線上各相鄰的兩條畫線之間的間隔x1、x2、x3，利用逐差法xaT2，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T，即可求出金屬棒下落的加速度a.1 在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖7所示的紙帶圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，下列表述正確的是()圖7A實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源B(x6x1)等于(x2x1)的6倍C從紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率D相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s答案C解析在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源再放開紙帶，A錯(cuò)誤；根據(jù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)的位移差xmxn(mn)aT2，可知(x6x1)等于(x2x1)的5倍，B錯(cuò)誤；根據(jù)B點(diǎn)為A與C點(diǎn)的中間時(shí)刻點(diǎn)，有vB，C正確；由于相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s，D錯(cuò)誤2 一小球在桌面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在每次曝光時(shí)的位置，并將小球的位置編號(hào)，得到的照片如圖8所示由于底片保管不當(dāng)，其中位置4處被污損若已知攝影機(jī)連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為1 s，則利用該照片可求出：小球運(yùn)動(dòng)的加速度約為_m/s2.位置4對(duì)應(yīng)的速度為_m/s，能求出4的具體位置嗎？_(填“能”或“不能”)求解方法是：_(不要求計(jì)算，但要說(shuō)明過(guò)程)圖8答案3.0×102(2.8×1023.1×102均可)9×102能利用(x6x4)(x4x2)4aT2可以求出位置4的具體位置(其他方法合理均可)解析從圖中讀出5、6之間的距離為37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2、3之間的距離為6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有x56x233aT2，求出a3.0×102 m/s2；位置4對(duì)應(yīng)的速度為v4×102 m/s9×102 m/s；欲求4的具體位置，可以采用逐差法利用(x6x4)(x4x2)4aT2求解3 (2011·廣東·34(1)改編)圖9是“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，O、A、B、C、D和E為紙帶上六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，加速度大小用a表示圖9OD間的距離為_ cm.圖10是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的st2圖線(s為各計(jì)數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離)，斜率表示_，a_ m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖10答案1.20加速度的一半0.933解析1 cm1 mm×2.01.20 cm.斜率表示加速度的一半，a m/s20.466 7 m/s2，所以加速度大小a0.933 m/s2.4 在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測(cè)力計(jì)其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_(2)如圖11所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.圖11下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度.位置BCDEF速度/(m·s1)0.7370.8010.994(3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖12所示坐標(biāo)系中畫出小車的速度時(shí)間關(guān)系圖線圖12(4)根據(jù)你畫出的小車的速度時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算出的小車的加速度a_ m/s2.答案(1)彈簧測(cè)力計(jì)(2)0.8640.928(3)見解析圖(4)(0.64±0.01)解析(1)本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量力的大小，因此不需要的器材是彈簧測(cè)力計(jì)(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度知：vD0.864 m/s同理可得vE0.928 m/s.(3)小車的速度時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示(4)在vt圖象中，圖線的斜率表示加速度的大小，則a(0.64±0.01) m/s2.圖135 (2011·課標(biāo)·23)利用圖13所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng)當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲滑至乙所用的時(shí)間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示.s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m·s1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過(guò)光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度vt、測(cè)量值s和t四個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是_；(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖14給出的坐標(biāo)紙上畫出t圖線；圖14(3)由所畫出的t圖線，得出滑塊加速度的大小為a_m/s2(保留2位有效數(shù)字)答案(1)svttat2或vtat(2)見解析圖(3)2.0解析可認(rèn)為滑塊從乙到甲做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有svttat2，得vtat，根據(jù)所給數(shù)據(jù)描點(diǎn)并連線如圖所示，圖線的斜率為a，根據(jù)圖象得a1.0，則a2.0 m/s2(1.8 m/s22.2 m/s2都算對(duì))(注意保留2位有效數(shù)字)6 在暗室中用圖15所示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)圖15實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴的落下用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是：_.(2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較圓的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖16所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭_m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8_m/s(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字)圖16(3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)： _.答案(1)頻閃儀的閃光頻率等于水滴滴落的頻率(2)9.722.28(3)存在空氣阻力(或水滴滴落的頻率變化)