實驗一 研究勻變速直線運動 實驗準備實驗?zāi)康?1 練習(xí)使用打點計時器 學(xué)會用紙帶上的點來分析物體的 運動 2 掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法 s aT2 3 測定勻變速直線運動的加速度 實驗器材 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(dǎo)線 電源 復(fù)寫紙片 毫米刻度尺 實驗過程 實驗步驟 打點計時器 滑輪 1 把附有 的長木板放在實驗桌上 并使滑輪伸出桌面 將 固定在長木板上沒有 的一端 連接好電路 小車 2 把一條細繩拴在 上 細繩跨過滑輪 下邊掛上合適的 把紙帶穿過 并將它的一端固定在 的后面 實驗裝置如圖S1 1所示 放手后 看小車能否在木板上平穩(wěn)地勻速滑行 圖S1 1 滑輪 小車 鉤碼 打點計時器 3 把小車停在靠近 處 先 再 以便打點計時器在紙帶上打下一系列的點 換 上新紙帶 重復(fù)三次 打點計時器 接通電源 釋放小車 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 從便于測量的地方開始確定計數(shù)點 然后每隔 取一個計數(shù)點 這樣做的好處是相鄰計數(shù)點間的時間間隔T s 如圖S1 2所示 正確使用 測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離 并填入設(shè)計的表格中 圖S1 2 四個點 0 1 毫米刻度尺 5 應(yīng)用做勻變速直線運動的物體某一段時間內(nèi)的 等于這段時間內(nèi)中間時刻的 求得各計數(shù)點對應(yīng)時刻的瞬時速度 6 增減所掛的鉤碼數(shù) 再做兩次實驗 平均速度 瞬時速度 數(shù)據(jù)處理 1 根據(jù)表格中的v t數(shù)據(jù) 在平面直角坐標系中仔細描點 如圖S1 3可以看到 描出的幾個點都大致落在一條直線上 圖S1 3 2 作一條直線 使同一次實驗得到的點盡量落到這條直線上 落不到直線上的點 應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè) 這條直線 就是本次實驗的v t圖象 3 由實驗得出的v t圖象進一步分析得出小車運動的速度 隨時間變化的規(guī)律 分析v t圖象的特點可得出 小車運動的v t圖象是一條傾斜的直線 如圖S1 4所示 當(dāng)時間增加相同的值 t 速度也會增加相同的值 v 由此得出結(jié)論 小車的速度隨時間均勻變化 關(guān)系式為vt at v0 圖S1 4 實驗分析誤差分析 1 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全相 等 3 用作圖法作出的v t圖象并不是一條直線 4 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 基礎(chǔ)檢測 2014年廣東十校聯(lián)考 如圖S1 5甲所示為用打點計時器記錄小車運動情況的裝置 開始時小車在水平玻璃板上勻速運動 后來在薄布面上做勻減速運動 所打出的紙帶如圖乙所示 附有刻度尺 紙帶上相鄰兩點對應(yīng)的時間間隔為0 02s 甲 乙 圖S1 5 從紙帶上記錄的點跡情況可知 A E兩點跡之間的距離為 cm 小車在玻璃板上做勻速運動的速度大小為 m s 小車在布面上運動的加速度大小為 m s2 小數(shù)點后面保留兩位數(shù)字 答案 7 200 905 00 考點1打點計時器的使用 重點歸納 1 兩種打點計時器的比較 2 練習(xí)使用打點計時器常考內(nèi)容歸納 1 打點計時器是計時儀器 2 物體運動前 應(yīng)注意使物體停在靠近打點計時器的位 置 3 使用打點計時器打點時 應(yīng)先接通電源 待打點計時器 打點穩(wěn)定后 再釋放連接紙帶的物體 4 使用電火花打點計時器時 應(yīng)把紙帶正確穿好 墨粉紙盤位于紙帶上方 使用電磁打點計時器時 應(yīng)讓紙帶穿過限位孔 壓在復(fù)寫紙下面 5 打點計時器不能連續(xù)工作太長時間 紙帶拉出后應(yīng)立即 關(guān)閉電源 考點練透 A 直接接220V交流電源B 在拉動紙帶前一小段時間接通電源C 在拉動紙帶后的瞬間接通電源D 紙帶拉出后應(yīng)立即關(guān)閉電源答案 AC 2 當(dāng)紙帶與運動物體連接時 打點計時器在紙帶上打出點 A 點痕記錄了物體運動的時間B 點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C 點在紙帶上的分布情況 反映了物體的質(zhì)量和形狀D 紙帶上點痕的分布情況 反映物體的運動情況解析 打點計時器打下的相鄰兩個計時點間的時間間隔為0 02s A正確 相鄰兩個計時點間的距離就是運動的物體在這0 02s內(nèi)通過的位移 間隔長度的變化情況即可反映出物體的運動情況 D正確 紙帶上每一個點的位置 對應(yīng)于一個運動的物體的位置 點痕記錄了物體在不同時刻的位置 B正確 答案 C 考點2求物體的加速度和瞬時速度 重點歸納1 求被測物體在任一計數(shù)點對應(yīng)時刻的瞬時速度v 應(yīng)用做勻變速直線運動的物體某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間 中間時刻的瞬時速度 如圖S1 6所示vn xn xn 1 2T 圖S1 6 9T2 m n T2 2 求被測物體的加速度有三種方法方法一 逐差法 從紙帶上得到六個相鄰相等時間內(nèi) 的位移 則a s4 s5 s6 s1 s2 s3 方法二 利用任意兩段計數(shù)點間的位移求加速度 即a sm sn 最后取平均值 方法三 利用v t圖象求加速度 求出A B C D E F各點的瞬時速度 畫出如圖S1 7所示的v t圖象 圖線的斜率就是物體的加速度a 圖S1 7 典例剖析 例1 2015年貴州模擬 如圖S1 8所示 將電磁打點計時器固定在鐵架臺上 使質(zhì)量m 50g的重錘帶動紙帶由靜止開始自由下落 利用此裝置可以測量重力加速度 圖S1 8 圖S1 9 以下是該同學(xué)的實驗操作和計算過程 請完成以下內(nèi)容 1 以下操作正確的是 A 在進行實驗時 應(yīng)先釋放紙帶 再接通電源B 打點計時器應(yīng)接在220V的交流擋上 C 釋放紙帶時 應(yīng)將重錘的一端盡量靠近打點計時器 以便打出更多的點進行研究 D 實驗中 應(yīng)該讓紙帶保持豎直狀態(tài) 以減小實驗過程 中的誤差 2 取下紙帶 取其中的一段 標出計數(shù)點如圖S1 9所示 測出計數(shù)點間的距離分別為x1 2 60cm x2 4 14cm x3 5 69cm x4 7 22cm x5 8 75cm x6 10 29cm 已知打點計時器的頻率為f 50Hz 則重錘運動的加速度計算式為a f2 代入數(shù)據(jù) 可得加速度a m s2 計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 解析 1 在使用打點計時器的實驗中 電磁打點計時器的電源為低壓交流電源 電火花計時器的電源為220V的交流電源 故B錯 進行實驗時 要先接通電源 再釋放紙帶 故A錯 釋放紙帶前 應(yīng)使重物盡量靠近打點計時器 使紙帶得到充分利用 C正確 紙帶豎直可以減小摩擦 D正確 備考策略 在進行紙帶數(shù)據(jù)的計算時 應(yīng)注意以下幾點 1 弄清紙帶中已知的是計時點還是計數(shù)點 若是計數(shù)點 則明確相鄰計數(shù)點間的時間間隔是多少 2 弄清題中已知的距離是相鄰計數(shù)點間的距離還是每個計數(shù)點到第一個計數(shù)點間的距離 若是后者應(yīng)換算成相鄰計數(shù)點間的距離 3 計算時注意將單位轉(zhuǎn)化為國際單位制單位 考點練透 3 1 某同學(xué)要進行探究勻變速直線運動規(guī)律的實驗 請 線上 填編號 打點計時器 天平 低壓交流電源 低壓直流電源 細繩和紙帶 鉤碼和小車 秒表 一端有滑輪的長木板 刻度尺 2 把紙帶的下端固定在重物上 上端用手提著 紙帶穿過打點計時器 接通電源后釋放紙帶 重物便拉著紙帶下落 紙帶上打出一系列點 其中有一段如圖S1 10所示 則紙帶的 填 左端 或 右端 與重物相連 圖S1 10 3 若電源的頻率為50Hz 處理實驗數(shù)據(jù)時 每隔四個計時點取一個計數(shù)點 則每兩個計數(shù)點間的時間間隔應(yīng)為 s 圖S1 10所示是用打點計時器測定勻變速直線運動規(guī)律時打出的一條紙帶 A B C D E為紙帶上所取的計數(shù)點 則vB m s a m s2 計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 4 如果在測定勻變速直線運動的加速度時 實驗者不知道工作電壓的頻率小于50Hz 這樣計算出的加速度值與真實值相比是 填 偏大 偏小 或 不變 的 4 因由 x aT2計算加速度時 用的T比實際的T小 故計算出的加速度比真實值偏大 答案 1 2 左端 3 0 1 0 26 0 40 4 偏大 4 2016年山東臨邑一中月考 利用如圖S1 11所示的裝置可以測量滑塊與固定在地面上的斜面間的動摩擦因數(shù) 在傾角為 30 的斜面上安裝有兩個光電門 其中光電門甲固定在斜面上 光電門乙的位置可以變化 當(dāng)一個帶有遮光片的滑塊自斜面上勻加速滑下時 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至乙所用的時間t 改變光電門乙的位置進行多次測量 每次都使滑塊從同一點由靜止開始滑下 并用米尺測量甲 乙光電門之間的距離x 記下相應(yīng)的x和t值 所得數(shù)據(jù)見下表 圖S1 11 1 滑塊每次都從同一點由靜止開始下滑 設(shè)經(jīng)過光電門甲處的速度為v0 下滑的加速度為a 則v0 a x t四個物理量之間滿足的關(guān)系式是 出 t圖線 3 由 2 中所畫出的 t圖象 得出滑塊加速度大小為a 2 根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù) 在如圖S1 12所示的坐標紙上畫 圖S1 12 m s2 滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù) g取10m s2 兩空結(jié)果均保留三位有效數(shù)字 答案 1 x v0t 2 如圖D2所示 3 1 000 462圖D2 考點3實驗操作與注意事項 典例剖析 例2 2014年廣東梅州質(zhì)檢 某同學(xué)用如圖S1 13所示的裝 置來測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?圖S1 13 1 下列有關(guān)操作的敘述正確的是 A 安裝打點計時器時要注意讓上下限位孔在同一豎直線上B 將打點計時器與直流低壓電源連接C 應(yīng)選擇密度大 體積小的重物 釋放紙帶時讓重物靠近打點計時器D 應(yīng)先釋放紙帶 然后接通電源 2 實驗得到一條紙帶 測得各點之間的距離如圖S1 14所示 已知電源頻率為50Hz 則紙帶中相鄰兩點間的時間間隔是 s 從該紙帶可知 重物的加速度大小a m s2 計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 圖S1 14 3 請寫出本實驗產(chǎn)生誤差的兩個主要原因 解析 1 B中應(yīng)接低壓交流電源 D中應(yīng)先接通電源再放 9 63m s2 3 紙帶與限位孔的摩擦 空氣阻力的影響 測量誤差 以上三點答對兩點即可 答案 1 AC 2 0 02 9 63 3 紙帶與限位孔的摩擦 測量誤差備考策略 實驗操作是近幾年來高考?？嫉膬?nèi)容 一般以填空的形式出現(xiàn) 具體內(nèi)容參考 實驗步驟 但要理解為什么要這樣操作 不能死記硬背 考點練透 5 2014年廣東肇期末統(tǒng)測 研究小車勻加速直線運動的實驗裝置如圖S1 15甲所示 其中斜面傾角 可調(diào) 打點計時器的工作頻率為50Hz 紙帶上計數(shù)點的間距如圖乙所示 其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出 甲 乙 圖S1 15 1 某同學(xué)的部分實驗步驟如下 A 測量完畢 關(guān)閉電源 取出紙帶 B 接通電源 待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車 C 將小車?？吭诖螯c計時器附近 小車尾部與紙帶相連D 把打點計時器固定在平板上 讓紙帶穿過限位孔 上述實驗步驟的正確順序是 填字母代號即可 2 圖乙中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T s 3 計數(shù)點6對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v6 用題中字母表示 4 為了充分利用記錄數(shù)據(jù) 減小誤差 小車加速度大小的計算式應(yīng)為a 6 2016年山西晉城二中月考 某同學(xué)利用圖示實驗裝置 研究勻變速直線運動 1 該同學(xué)開始實驗時情形如圖S1 16甲所示 釋放紙帶后 的地方 2 該同學(xué)經(jīng)修改錯誤并正確操作后 選出一條點跡比較清晰的紙帶 舍去開始密集的點跡 從便于測量的點開始 每兩 個打點間隔取一個計數(shù)點 將刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊 測量1 2 3 6到0的距離 分別記作x1 x2 x3 x6 如圖乙 則x2 cm x5 cm 甲 乙 丙 圖S1 16 3 該同學(xué)在圖丙中已標出1 3 4 6計數(shù)點對應(yīng)的坐標點 請你在該圖中標出與2 5兩計數(shù)點對應(yīng)的坐標點 并畫出 xt t圖象 m s 小車運動的加速度a m s2 計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 1 先接通電源后釋放紙帶 打點計時器應(yīng)接交流而不是直流 2 3 0013 20 3 如圖D3所示 圖D3 4 0 184 8