1、 一、实验基础 纲要梳理： 班级： 姓名 一、实验目的(是什么)1练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带探究速度随时间的变化规律。2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(xaT2)。3测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理(是什么)1打点计时器(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。(2)工作条件2处理纸带数据时区分计时点和计数点计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的。3判断物体的运动是否为匀变速直线运动的方法(1)沿直线运动
2、的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4、，若xx2x1x3x2x4x3，则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2。(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v t图像。若v t图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。4利用纸带数据求解物体的速度、加速度的方法(1)“平均速度法”求物体在某点的瞬时速度，即vn。(2)“逐差法”求物体的加速度，即a1，a2，a3，然后求平均值，即a，这样使所测数据全部得到利用，准确度较高。这个表达式也可以根据下列思路得到：把(x1x2x3)和(x4x5x6)分别看做x、x，利用xxat2，其中
3、 t3T。同理可得，(x3x4)(x1x2)4aT2。三、实验器材(有哪些)电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。四、实验步骤(怎么做)1仪器安装(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。2测量与记录(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点
4、计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T0.1s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中。(3)利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度。(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次。五、数据处理(怎么办)1由实验数据得出v t图像(1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均
5、匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v t图线，它是一条倾斜的直线。2由实验得出的v t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析：(1)直接分析图像的特点得出，小车运动的v t图像是一条倾斜的直线，如图实14所示，当时间增加相同的值t，速度也会增加相同的值v，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。(2)通过函数关系进一步得到，既然小车的v t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为vktb，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化。六、注意事项(有哪些)1纸带和细绳要和木板平行，小车运动要平稳。2实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开
6、电源后取纸带。3要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4小车的加速度适当大些可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地打出67个计数点为宜。七、误差分析(为什么)1根据纸带测量的位移有误差。2电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。3纸带运动时打点不稳定引起测量误差。4用作图法，作出的v-t图像并不是一条直线。5木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。二、命题视角 全面例析考点一 考查实验原理与操作在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_。A把附有滑轮的长木板放在实
7、验桌上，并使滑轮伸出桌面B把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位。在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G根据公式a1，a
8、2，a3及a求出a 1“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)，得到如图实15所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A实验时应先放开纸带再接通电源B(x6x1)等于(x2x1)的6倍C从纸带可求出计数点B对应的速率D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s2某同学用如图实16甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C测
9、出x1、x2、x3、。结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有_。(填选项代号)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C秒表D刻度尺E天平F重锤G弹簧秤H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是_。考点二 考查数据处理与误差分析(2013玉溪一中质检)甲乙两位同学利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动，打点计时器所用电源的频率为50 Hz。位
10、置编号012345时间：t/s00.10.20.30.40.5速度：v/ms10.420.670.921.161.421.67 (1)实验后，甲同学选择了一条较为理想的纸带，测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示。分析表中数据，在误差允许的范围内，小车做_运动；由于此次实验的原始纸带没有保存，该同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估算方法如下：x(0.420.10.670.10.920.11.160.11.420.1)m，那么，该同学得到的位移_(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移。(2)乙同学的纸带如图所示，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计
11、数点，每相邻的两计数点间都有四个点未画出。用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示(单位：cm)。由纸带数据计算可得计数点3所代表时刻的瞬时速度大小v3_ m/s，小车的加速度大小a_ m/s2。3(2013广东高考)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图实18所示，其中斜面倾角可调，打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图实19所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。(1)部分实验步骤如下：A测量完毕，关闭电源，取出纸带B接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述
12、实验步骤的正确顺序是：_(用字母填写)。(2)图实19中标出的相邻两计数点的时间间隔T_s。(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5_。(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a_。4实验中，如图实110所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T0.1 s。(1)根据纸带可判定小车做_运动。(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD_ m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。在如图实111所示坐标中作出小车的v t图线，并根据图线求出a_。(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_m/s，此速度的物理意义是_。考点三
13、考查实验的改进与创新(2012山东高考)某同学利用图实所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图实113所示。打点计时器电源的频率为50 Hz。(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速。(2)计数点5对应的速度大小为_m/s，计数点6对应的速度大小为_m/s。(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a_m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦
14、因数的真实值_(填“偏大”或“偏小”)。本例中因计数点6位于物体从加速到减速转折的边缘，因此计数点6的速度不能采用求平均速度的方法直接计算，另外本例中还指出了一种测量物体间动摩擦因数的方法。 5(2014贵州六校联考)一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相连续记录下小球的位置如图实114所示。已知闪光周期为s，测得x17.68 cm，x312.00 cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为_ m/s2，图中x2约为_ cm。(结果保留3位有效数字)6图实115是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。(1)OD 间
15、的距离为_cm。(2)如图实116是根据实验数据绘出的xt2图线(x为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示_，其大小为_ m/s2(保留三位有效数字)。7(2014徐州一模)某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，图实117所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点(后面计数点未画出)，相邻计数点间有4个点迹未画出(打点计时器每隔0.02 s打出一个点)。(1)为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图所示。简要说明怎样判断此小车是否做匀变速直线运动。方法：_ 。 (2)在图中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.31 cm、x48.94 cm、x59.57 cm、x610.20 cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是_m/s，小车运动的加速度大小是_m/s2(本小题计算结果保留两位有效数字)。
