高三物理一輪復習 專題 運動的描述勻變速直線運動的描述 實驗一 研究勻變速直線運動

1、實驗一研究勻變速直線運動一、實驗目的1練習正確使用打點計時器，學會利用打上點的紙帶研究物體的運動2掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(xaT2)3測定勻變速直線運動的加速度二、實驗原理1打點計時器(1)作用：計時儀器，每隔0.02 s打一次點(2)工作條件(3)紙帶上點的意義：表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置通過研究紙帶上各點之間的距離，可以判斷物體的運動情況可以利用紙帶上打出的點來確定計數點間的時間間隔2利用紙帶判斷物體運動狀態(tài)的方法(1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內不同時刻的速度分別為v1、v2、v3、v4、，若v2v1v3v2v4v3，則說明物體在相等時間內速度的增量相等，由

2、此說明物體在做勻變速直線運動，即a.(2)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內的位移分別為x1，x2，x3，x4，若xx2x1x3x2x4x3，則說明物體在做勻變速直線運動，且xaT2.3速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度：如圖1所示的紙帶，相鄰兩點的時間間隔為T，且滿足x6x5x5x4x4x3x3x2x2x1，即a1，a2，a3，然后取平均值，即，這樣可使所給數據全部得到利用，以提高準確性圖1(2)“平均速度法”求速度：得到如圖2所示的紙帶，相鄰兩點的時間間隔為T，n點的瞬時速度為vn.即vn.圖2(3)“圖象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出vt圖象，直線的斜率

3、即加速度三、實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)，一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片四、實驗步驟1儀器安裝(1)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的一端，連接好電路(2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面實驗裝置見圖3所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行圖32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(2)從三條紙帶

4、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T0.1 s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(3)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點的瞬時速度(4)增減所掛鉤碼數，再重復實驗兩次3數據處理及實驗結論(1)由實驗數據得出vt圖象圖4根據表格中的v、t數據，在平面直角坐標系中仔細描點，如圖4 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，落不到直線上的點，應均勻分布在直線

5、的兩側，這條直線就是本次實驗的vt圖象，它是一條傾斜的直線圖5(2)由實驗得出的vt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分析圖象的特點得出：小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線如圖5所示，當時間增加相同的值t時，速度也會增加相同的值v，由此得出結論：小車的速度隨時間均勻變化通過函數關系進一步得出：既然小車的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數關系式為vktb，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實驗前要檢查打點計時器打點的穩(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

6、靠近打點計時器4先接通電源，打點計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源5要區(qū)別打點計時器打出的計時點與人為選取的計數點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數點，即時間間隔為T0.02×5 s0.1 s.6小車另一端掛的鉤碼個數要適當，避免因速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上的點過于密集7選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點跡清晰適當舍棄開頭密集部分，適當選取計數點，弄清楚相鄰計數點間所選的時間間隔T.8測x時不要分段測量，讀數時要注意有效數字的要求，計算a時要注意用逐差法，以減小誤差考點一完善實驗步驟例1在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，某同學

7、的操作步驟如下，其中錯誤的步驟有_A拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器處先放開紙帶，再接通電源B將打點計時器固定在平板上，并接好電源C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，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動F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔_將以上步驟完善并填寫在橫線上(遺漏的步驟可編上序號G、H)；實驗步驟的合理順序為：_.考點二紙帶數據的處理例2(2010·廣東理綜·34(1)如圖6是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶圖6(1)已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為_(2

8、)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x_；C點對應的速度是_(計算結果保留三位有效數字)圖7例3某同學為了探究物體在斜面上運動時摩擦力與斜面傾角的關 系，設計實驗裝置如圖7.長直平板一端放在水平桌面上，另一端架 在一物塊上在平板上標出A、B兩點，B點處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間實驗步驟如下：用游標卡尺測量滑塊的擋光長度d，用天平測量滑塊的質量m；用直尺測量A、B之間的距離s，A點到水平桌面的垂直距離h1，B點到水平桌面的垂直距離h2；將滑塊從A點靜止釋放，由光電計時器讀出滑塊的擋光時間t；重復步驟數次，并求擋光

9、時間的平均值；利用所測數據求出摩擦力Ff和斜面傾角的余弦值cos ；多次改變斜面的傾角，重復實驗步驟，作出Ffcos 關系曲線(1)用測量的物理量完成下列各式(重力加速度為g)；斜面傾角的余弦cos _；滑塊通過光電門時的速度v_；滑塊運動時的加速度a_；滑塊運動時所受到的摩擦阻力Ff_.(2)測量滑塊擋光長度的游標卡尺讀數如圖8所示，讀得d_.圖8實驗原理遷移創(chuàng)新高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，即所謂情境新而知識舊因此做實驗題應注重遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題針對本題，紙帶的處理、游標卡尺的讀數、勻變速直線運動規(guī)律以及牛頓第二定律，都是教材中的重點知識，

10、只要熟練掌握，就不難解答本題圖91. 如圖9所示是做勻加速直線運動的小車帶動打點計時器在紙帶上打出的點的一部分圖中每相鄰兩點之間還有四個點沒有畫出，交流電的頻率為50 Hz，測得第二個、第三個計數點與零點相距d26.0 cm，d310.0 cm，則(1)第一個、第四個計數點與零點相距d1_；d4_；(2)物體經過第一個、第二個計數點的瞬時速度v1_，v2_；物體的加速度a_.2(2010·重慶理綜·22(1)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f50 Hz.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10所示，A、

11、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：xA16.6 mm、xB126.5 mm、xD624.5 mm.圖10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xA、xB、xD和f表示)3在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖11所示，是一條記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數點，每相鄰的兩個計數點之間還有4個點沒有畫出，交流電的頻率為50 Hz.圖11(1)在打點計時器打B、C、D點時，小車的速度分別為vB_ m/s；vC_

12、 m/s；vD_ m/s.(2)在如圖12所示的坐標系中畫出小車的vt圖象圖12(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是_，此速度的物理含義是_4如圖13所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜 止開始自由下落，利用此裝置可以測量重力加速度(1)所需器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需_(填字母代號)中的器材A直流電源、天平及砝碼B直流電源、毫米刻度尺C交流電源、天平及砝碼圖13D交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數據，提高實驗的準確程度為使圖線的斜率等于重力加速度，除作vt圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示的

13、是_，橫軸表示的是_5(2011·課標·23)利用圖14所示的裝置可測量滑塊在斜面上運 動的加速度一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固 圖14定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動當一帶有 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s，記下相應的t值；所得數據如下表所示.s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(

14、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、滑塊經過光電門乙時的瞬時速度vt、測量值s和t四個物理量之間所滿足的關系式是_；(2)根據表中給出的數據，在圖15給出的坐標紙上畫出t圖線；圖15(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位有效數字)6某校研究性學習小組的同學用如圖16甲所示的滴水法測量小車在斜面上運動時的加速度實驗過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘固定；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調節(jié)滴水計時器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內盛滿水為準)；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內；然后撤去淺盤并同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標志小車運動規(guī)律的點跡；小車到達斜面底端時立即將小車移開圖乙為實驗得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點之間的距離是x011.40 cm，x122.15 cm，x232.91 cm，x343.65 cm，x454.41 cm，x565.15 cm.試問：圖16(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的_原理類似(2)由紙帶數據計算可得計數點4所代表時刻的瞬時速度v4_m/s，小車的加速度a_m/s2.(結果均