一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?(1)練習(xí)正確使用打點計時器，學(xué)會利用打上點的紙練習(xí)正確使用打點計時器，學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動。帶研究物體的運動。 (2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(xaT2)。 (3)測定勻變速直線運動的加速度。測定勻變速直線運動的加速度。超鏈接超鏈接 二、實驗原理二、實驗原理 1打點計時器打點計時器 (1)作用：計時儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率作用：計時儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f50 Hz時，每隔時，每隔0.02 s打一次點。打一次點。 2處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點 計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每每5個點取一個計個點取一個計數(shù)點數(shù)點”與與“每隔每隔4個點取一個計數(shù)點個點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的。取點方法是一樣的。 3判斷物體的運動是否為勻變速直線運動的方法判斷物體的運動是否為勻變速直線運動的方法 (1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、，若，若xx2x1x3x2x4x3，則說明，則說明物體在做勻變速直線運動，且物體在做勻變速直線運動，且xaT2。圖實圖實11 三、實驗器材三、實驗器材 電火花計時器電火花計時器(或電磁打點計時器或電磁打點計時器)，一端附有定，一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。 四、實驗步驟四、實驗步驟 1儀器安裝儀器安裝 (1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，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。的一端，連接好電路。 (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面。實驗裝置見圖實端固定在小車的后面。實驗裝置見圖實12所示，放所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。圖實圖實12 2測量與記錄測量與記錄 (1)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開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(fù)三次。系列的點，換上新紙帶，重復(fù)三次。 (2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比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確定計數(shù)點，為了計較密集的點，從后邊便于測量的點開始確定計數(shù)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，即位，即T0.1 s。正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間。正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離，并填入設(shè)計的表格中。的距離，并填入設(shè)計的表格中。 (3)利用某一段時間的平均速度等于這段時間中間時刻的利用某一段時間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(shù)點的瞬時速度。瞬時速度求得各計數(shù)點的瞬時速度。 (4)增減所掛鉤碼數(shù)，再重復(fù)實驗兩次。增減所掛鉤碼數(shù)，再重復(fù)實驗兩次。 1由實驗數(shù)據(jù)得出由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象圖象 (1)根據(jù)表格中的根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點。標(biāo)系中仔細(xì)描點。 (2)作一條直線，使同一次實驗得到的作一條直線，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(yīng)均勻各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的vt圖線，圖線，它是一條傾斜的直線，如圖實它是一條傾斜的直線，如圖實13所示。所示。 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理圖實圖實13圖實圖實14 六、注意事項六、注意事項 (1)紙帶和細(xì)繩要和木板平行，小車運動要平穩(wěn)。紙帶和細(xì)繩要和木板平行，小車運動要平穩(wěn)。 (2)實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗后應(yīng)實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；實驗后應(yīng)先斷開電源后取紙帶。先斷開電源后取紙帶。 (3)要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。 (4)小車的加速度適當(dāng)大些可以減小長度的測量誤差，小車的加速度適當(dāng)大些可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地打出的紙帶上清楚地打出67個計個計數(shù)點為宜。數(shù)點為宜。 七、誤差分析七、誤差分析 (1)根據(jù)紙帶測量的位移有誤差。根據(jù)紙帶測量的位移有誤差。 (2)電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點的時間間隔不完電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點的時間間隔不完全相等。全相等。 (3)紙帶運動時打點不穩(wěn)定引起測量誤差。紙帶運動時打點不穩(wěn)定引起測量誤差。 (4)用作圖法，作出的用作圖法，作出的vt圖象并不是一條直線。圖象并不是一條直線。 (5)木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度。加速度只能是所測量段的平均加速度。實驗原理與操作實驗原理與操作 例例1在做在做“研究勻變速直線運動研究勻變速直線運動”的實驗時，為的實驗時，為了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，將你認(rèn)為正確的選項前面的了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，將你認(rèn)為正確的選項前面的字母填在橫線上：字母填在橫線上：_。 A把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面出桌面 B把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路連接好電路 C再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)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把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面車的后面 E把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，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(fù)三次打下一系列的點，換上新紙帶，重復(fù)三次 F從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點，頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點，并把每打五個點的時間作為時間單位。在選好的開始點下并把每打五個點的時間作為時間單位。在選好的開始點下面記作面記作0，往后第六個點作為計數(shù)點，往后第六個點作為計數(shù)點1，依此標(biāo)出計數(shù)點，依此標(biāo)出計數(shù)點2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩點間的距離，并測算出相鄰兩點間的距離 解析解析在實驗中盡可能地保證小車做勻變速直線運在實驗中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(yīng)采用交流電源，而不是直流電源。項中的電源應(yīng)采用交流電源，而不是直流電源。 答案答案ABCDFG題組演練題組演練1“研究勻變速直線運動研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計的實驗中，使用電磁打點計時時 器器(所用交流電的頻率為所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖實，得到如圖實15所所 示的紙帶。圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有示的紙帶。圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有 四個點未畫出來，下列表述正確的是四個點未畫出來，下列表述正確的是 ()圖實圖實15A實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B(x6x1)等于等于(x2x1)的的6倍倍C從紙帶可求出計數(shù)點從紙帶可求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率對應(yīng)的速率D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02 s答案：答案：C2(2012咸陽模擬咸陽模擬)在在“測定勻變速直線運動加速度測定勻變速直線運動加速度”的的實實驗中：驗中： (1)除打點計時器除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有、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，在下面滑輪的長木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面 的儀器和器材中，必須使用的有的儀器和器材中，必須使用的有_。(填選項代填選項代 號號) A電壓合適的電壓合適的50 Hz交流電源交流電源 B電壓可調(diào)的直流電源電壓可調(diào)的直流電源 C刻度尺刻度尺 D秒表秒表 E天平天平(2)實驗過程中，下列做法正確的是實驗過程中，下列做法正確的是_。A先接通電源，再使紙帶運動先接通電源，再使紙帶運動B先使紙帶運動，再接通電源先使紙帶運動，再接通電源C將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處D將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處(3)如圖實如圖實16所示為一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的所示為一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有兩計數(shù)點間都有4個點未畫出，按時間順序取個點未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5、6共共7個計數(shù)點，測出個計數(shù)點，測出1、2、3、4、5、6點到點到0點的距離，如圖所示點的距離，如圖所示(單位：單位：cm)。由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點。由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度大小所代表時刻的瞬時速度大小v4_ m/s，小車的加速度大小為，小車的加速度大小為_ m/s2。(保留保留2位有效數(shù)位有效數(shù)字字)圖實圖實16答案：答案：(1)AC(2)AD(3)0.410.76數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例例2在做在做“研究勻變速直線運動研究勻變速直線運動”的實驗中：的實驗中： (1)實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計。其中在本實驗導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計。其中在本實驗中不需要的器材是中不需要的器材是_。 (2)如圖實如圖實17所示，是某同學(xué)由打點計時器得到所示，是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔隔T0.02 s，其中，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm。圖實圖實17 下表列出了打點計時器打下下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車兩點時小車的瞬時速度。的瞬時速度。位置位置BCDEF速度速度(ms1)0.7370.8010.994 (3)以以A點為計時起點，在坐標(biāo)圖實點為計時起點，在坐標(biāo)圖實18中畫出小中畫出小車的速度時間關(guān)系圖線。車的速度時間關(guān)系圖線。圖實圖實18 (4)根據(jù)你畫出的小車的速度時間關(guān)系圖線計算出的根據(jù)你畫出的小車的速度時間關(guān)系圖線計算出的小車的加速度小車的加速度a_ m/s2。 (3)小車的速度小車的速度時間關(guān)系圖線如時間關(guān)系圖線如圖實圖實19所示。所示。圖實圖實19 答案答案(1)彈簧測力計彈簧測力計(2)0.8640.928(3)見解析見解析圖圖(4)(0.640.01)題組演練題組演練3小球做勻變速直線運動時的頻閃照片如圖實小球做勻變速直線運動時的頻閃照片如圖實110所所 示，已知頻閃周期示，已知頻閃周期T0.1 s，小球相鄰位置間距分別，小球相鄰位置間距分別 為為OA6.51 cm，AB5.59 cm，BC4.70 cm，CD 3.80 cm，DE2.89 cm，EF2.00 cm。小球在位置。小球在位置A 時的速度大小時的速度大小vA_ m/s。小球運動的加速度大小。小球運動的加速度大小a _ m/s2。(保留兩位小數(shù)保留兩位小數(shù))圖實圖實110答案：答案：0.610.904如圖實如圖實111所示為一次記錄小車運動情況的紙所示為一次記錄小車運動情況的紙 帶，帶， 圖中圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數(shù)點，為相鄰的計數(shù)點， 相鄰計數(shù)點的時間間隔相鄰計數(shù)點的時間間隔T0.1 s。圖實圖實111圖實圖實112(2)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度大小是將圖線延長與縱軸相交，交點的速度大小是_ cm/s，此，此速度的物理意義是速度的物理意義是_。(3)小車的加速度大小是小車的加速度大小是_。答案：答案：(1)見解析見解析(2)11.60(11.3011.60均對均對)表示表示A點的點的瞬時速度瞬時速度(3)0.5 m/s2實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新 例例3(2012山東高考山東高考)某同學(xué)利用圖實某同學(xué)利用圖實113所示所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測量的點開始，每從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖實間的距離如圖實114所示。所示。打點計時器電源的頻率為打點計時器電源的頻率為50 Hz。 圖實圖實113圖實圖實114答案答案(1)67(或或76)(2)1.001.20(3)2.00 偏大偏大 一、本題創(chuàng)新點分析一、本題創(chuàng)新點分析 1.源于教材源于教材本例中的實驗器材、實驗原理及利本例中的實驗器材、實驗原理及利用紙帶求速度、加速度的方法與教材實驗是相同的。用紙帶求速度、加速度的方法與教材實驗是相同的。 2.高于教材高于教材本例中因計數(shù)點本例中因計數(shù)點6位于物體從加速到位于物體從加速到減速轉(zhuǎn)折的邊緣，因此計數(shù)點減速轉(zhuǎn)折的邊緣，因此計數(shù)點6的速度不能采用求平均速的速度不能采用求平均速度的方法直接計算，另外本例中還指出了一種測量物體度的方法直接計算，另外本例中還指出了一種測量物體間動摩擦因數(shù)的方法。間動摩擦因數(shù)的方法。 二、本實驗還可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新二、本實驗還可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新 (一一)實驗器材的創(chuàng)新實驗器材的創(chuàng)新 2.如果提供閃光照相機(jī)和刻度尺，我們可以用處理紙如果提供閃光照相機(jī)和刻度尺，我們可以用處理紙帶的方法，求出物體的瞬時速度及物體的加速度。帶的方法，求出物體的瞬時速度及物體的加速度。 (二二)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 如果測得物體運動的位移和對應(yīng)時間。如果測得物體運動的位移和對應(yīng)時間。題組演練題組演練5某同學(xué)為估測摩托車在水泥路面上行駛時所受的牽引某同學(xué)為估測摩托車在水泥路面上行駛時所受的牽引 力，設(shè)計了下述實驗：將輸液用的力，設(shè)計了下述實驗：將輸液用的500 mL玻璃瓶裝適量玻璃瓶裝適量 水后，連同輸液管一起綁在摩托車上，調(diào)節(jié)輸液管的滴水后，連同輸液管一起綁在摩托車上，調(diào)節(jié)輸液管的滴 水速度，剛好每隔水速度，剛好每隔1.0 s滴一滴，該同學(xué)騎摩托車，先使滴一滴，該同學(xué)騎摩托車，先使 之加速到某一速度，然后熄火，保持摩托車沿直線滑之加速到某一速度，然后熄火，保持摩托車沿直線滑 行，圖實行，圖實 115是某次實驗中水泥路面上的部分水滴是某次實驗中水泥路面上的部分水滴 (左側(cè)是起點左側(cè)是起點)。設(shè)該同學(xué)質(zhì)量為。設(shè)該同學(xué)質(zhì)量為50 kg，摩托車的質(zhì)量為，摩托車的質(zhì)量為 75 kg(g10m/s2)，根據(jù)該同學(xué)的實驗結(jié)果可估算，根據(jù)該同學(xué)的實驗結(jié)果可估算(圖中圖中 長度單位：長度單位：m)：圖實圖實115(1)騎摩托車行駛至騎摩托車行駛至D點時的速度大小為點時的速度大小為_ m/s；(2)騎摩托車加速時的加速度大小為騎摩托車加速時的加速度大小為_ m/s2；(3)騎摩托車加速時的牽引力大小為騎摩托車加速時的牽引力大小為_ N。答案：答案：(1)14.0(2)3.79(3)497.56圖實圖實116是是“研究勻變速直線運動研究勻變速直線運動”實驗中獲得實驗中獲得的的 一條紙帶，一條紙帶，O、A、B、C、D和和 E 為紙帶上六個計數(shù)為紙帶上六個計數(shù) 點。加速度大小用點。加速度大小用 a 表示。表示。圖實圖實116(1)OD 間的距離為間的距離為_cm。(2)如圖實如圖實117是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的 xt2 圖線圖線(x為為 各計數(shù)點至同一起點的距離各計數(shù)點至同一起點的距離)，斜率表示，斜率表示_，其大，其大小為小為_ m/s2(保留三位有效數(shù)字保留三位有效數(shù)字)。圖實圖實1177.利用圖實利用圖實118所示的裝置可測量滑所示的裝置可測量滑 塊在斜面上運動的速度。一斜面上安塊在斜面上運動的速度。一斜面上安 裝有兩個光電門，其中光電門乙固定裝有兩個光電門，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。當(dāng)一帶有在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動。當(dāng)一帶有 遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連的遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連的 計時器可以顯示出遮光片從光電門甲滑至乙所用的時間計時器可以顯示出遮光片從光電門甲滑至乙所用的時間t。 改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測量，每次都使滑塊從同一改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測量，每次都使滑塊從同一 點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離x， 記下相應(yīng)的記下相應(yīng)的t值，所得數(shù)據(jù)如下表所示。值，所得數(shù)據(jù)如下表所示。圖實圖實118x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4x/t(ms1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：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)過光電門乙時的瞬時速度滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度vt、測量值、測量值x和和t四個物四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是理量之間所滿足的關(guān)系式是_；圖實圖實119(3)2.0(或在或在1.82.2范圍內(nèi)范圍內(nèi))