實驗一研究勻變速直線運動必修1

1、實驗一：研究勻變速直線運動【考綱知識梳理】一、實驗?zāi)康?練習(xí)使用打點計時器，學(xué)習(xí)利用打上點的紙帶研究物體的運動。 2學(xué)習(xí)用打點計時器測定即時速度和加速度二、實驗原理 1打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔0.02s打一次點（由于電源頻率是50Hz），因此紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點之間的間隔，就可以了解物體運動的情況。 2由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法：如圖所示，0、1、2為時間間隔相等的各計數(shù)點，s1、s2、s3、為相鄰兩計數(shù)點間的距離，若s=s2-s1=s3-s2=恒量，即若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運

2、動為勻變速直線運動。 3由紙帶求物體運動加速度的方法： （1）用“逐差法”求加速度：即根據(jù)s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔）求出a1=、a2=、a3=，再算出a1、a2、a3的平均值即為物體運動的加速度。 （2）用v-t圖法：即先根據(jù)vn=求出打第n點時紙帶的瞬時速度，后作出v-t圖線，圖線的斜率即為物體運動的加速度。三、實驗器材 小車，細繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，打點計時器，低壓交流電源，導(dǎo)線兩根，紙帶，米尺?！疽c名師精解】一、實驗步驟 1把一端附有定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

3、接好電路，如圖所示。2把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，并在細繩的另一端掛上合適的鉤碼，試放手后，小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行一段距離，把紙帶穿過打點計時器，并把它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，再放開小車，讓小車運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。 4選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭的比較密集的點子，確定好計數(shù)始點0，標明計數(shù)點，正確使用毫米刻度尺測量兩點間的距離，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各計數(shù)點對應(yīng)的速度，作v-t圖線，求得直線的斜率即為物體運動的加速度?！纠?】圖238為打點計時器打出

4、的一條紙帶,從紙帶上看,打點計時器出的故障是( )A、打點計時器接在直流電源上 B、電源電壓不夠大C、電源頻率不穩(wěn)定 D、振針壓得過緊【解析】由電磁打點計時器振動片的振動原理可知：如果打點計時器接在直流電源上，振動片應(yīng)該始終被永久磁鐵吸住而不振動了，所以A錯；電源頻率不穩(wěn)定也不會畫成短線，只是使打點周期不均勻，所以C也是錯的【答案】D二、注意事項 1紙帶打完后及時斷開電源。 2小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些，以能在紙帶上長約50cm的范圍內(nèi)清楚地取78個計數(shù)點為宜。 3應(yīng)區(qū)別計時器打出的軌跡點與人為選取的計數(shù)點，通常每隔4個軌跡點選1個計數(shù)點，選取的記數(shù)點不少于6個。 4不要分段測量各段位移，可統(tǒng)一

5、量出各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離，讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。【例2】若實驗中，算出各點的時刻所對應(yīng)的瞬時速度，計算加速度最合理的方法是（）A、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖出圖，量出傾斜角，由，求出加速度B、根據(jù)任意兩點的速度用公式求算出加速度C、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖，由圖線上相距較遠的兩點對應(yīng)的速度、時間，用公式算出加速度D、依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點的加速度，算出平均值作為小車的加速度【解析】方法B偶然誤差較大，方法D實際上僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也比較大，只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的圖，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減少偶然誤差由于在物理圖象中，兩坐標軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一數(shù)據(jù)，可以畫

6、出傾角不同的許多圖線，方法A是錯誤的，另外測量角度誤差較大正確的方法是根據(jù)圖線找出不同時刻所對應(yīng)的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C是正確的【答案】C【感悟高考真題】1.（09·廣東理科基礎(chǔ)·18） “研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁式打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖8所示的紙帶。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，下列表述正確的是高 （ C ）A實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍C從紙帶可求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為002s 解析：在“研究勻變速直線運動”的實驗中，實

7、驗時應(yīng)先接通電源再放開紙帶，A錯。根據(jù)相等的時間間隔內(nèi)通過的位移有，可知(S6一S1)等于(S2一S1)的5倍，B錯。根據(jù)B點為A與C的中間時刻點有，C對；由于相鄰的計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出,所以時間間隔為0.1s，D錯。（09·上海·8） D .（09·江蘇物理·11）答案： (1) 0.16 (0.15也算對) ；（2）（見圖）；（3）未計入砝碼盤的重力。解析：（1）處理勻變速直線運動中所打出的紙帶，求解加速度用公式，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連需相等的時間間隔，如果每5個點取一個點，則連續(xù)兩點的時間間隔為t=

8、0.1s，（）m，帶入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標的刻度值，使圖線傾斜程度太小也不能太大，以與水平方向夾角45°左右為宜。由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適。設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標軸某一點。如圖所示。（3）處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解。與縱坐標相交而不過原點，該交點說明當(dāng)不掛砝碼時，小車仍由加速度，即繩對小車仍有拉力，從此拉力的

9、來源考慮很容易得到答案，是因為砝碼盤的重力，而在（2）問的圖表中只給出了砝碼的總重力，而沒有考慮砝碼盤的重力?！究键c精題精練】1、在做“探究勻變速直線運動”實驗時，某同學(xué)在紙帶上選取了7個計數(shù)點，并用直尺則出每相鄰兩個計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，每相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為T，則此勻變速直線運動的加速度為a= 。（為了減少實驗誤差要求每個數(shù)據(jù)都用上）2、一個小球沿斜面向下運動，用每間隔1/10s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為1/10s，測得小球在幾個連續(xù)相等時間內(nèi)位移（數(shù)據(jù)見表），則（1）小

10、球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差 （填“相等”或“不相等”）。（2）有甲、乙兩同學(xué)計算小球加速度方法如下：甲同學(xué)：乙同學(xué)：你認為甲、乙中哪位同學(xué)的計算方法正確？ ，加速度值為 。3、在做研究勻變速直線運動的實驗中：（1）（2分）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、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、彈簧測力計其中在本實驗中不需要的器材是_（2）（4分）如圖所示，某同學(xué)由打點計時器得到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隔T=0.02s，其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.

11、95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度位置BCDEF速度(m·s-1)0.7370.8010.994（3）（4分）以A點為計時起點，在下面的坐標圖中畫出小車的速度時間的關(guān)系圖線（4）（2分）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加速度a=_m/s24、在“利用打點計時器測定勻加速直線運動加速度”的實驗中，打點計時器接在50HZ的低壓交變電源上。某同學(xué)在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出）從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（分別為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坐標系中，如圖所示，由此可以得到一條表示v-t關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小ABCDEF 請你在xoy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線，并指出哪個軸相當(dāng)于v軸？答： ；從第一個計數(shù)點開始計時