1、实验一研究匀变速直线运动实验目的1练习正确使用打点计时器。2会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。3会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的vt图像，根据图像求加速度。实验原理1.实验过程注意事项1平行：纸带和细绳要和木板平行。2两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带。3防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出67个计数点为宜。5纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点
2、。6准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。热点一实验操作及数据处理【例1】2013广东卷，34(1)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图1(a)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(b)所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。图1(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
3、在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：_(用字母填写)。(2)图(b)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_。解析(1)实验步骤的正确顺序是D、C、B、A。(2)电源的工作频率f50 Hz，所以打点周期T0 s0.02 s，相邻两计数点的时间间隔T5T00.1 s。(3)计数点5对应的瞬时速度等于计数点4、6间的平均速度，故v5。(4)为了减小误差，计算小车的加速度利用逐差法，即s4s13a1T2，s5s23a2T2，s6s33a3T2，a。答案(1)DCBA(2
4、)0.1(3)(4)(1)运动性质的判断：看相邻计数点间的距离特点。(2)瞬时速度求解：采用平均速度法求某一点的瞬时速度。(3)加速度的求解：计数点间距离的给定有两种：相邻计数点间距离和各计数点到O点的距离，计算时后者要先转换为前者，如框图所示。【变式训练】1(1)在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是_(填正确答案标号)。A选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当增加挂在细绳下钩码的个数(2)某次实验纸带的记录如图2所示，纸带上O、A、B、C、
5、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度为a_，在打D点时纸带的速度为vD_(保留两位有效数字)，F到G的距离为sFG_。图2解析(1)选取计数点可以使用于测量的相邻点的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，误差较小，因此A正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，那么打出的点就过密，长度测量的误差较大，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是，适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故B项错，D项对；为了减小长度测量的误差，应舍去纸带上过于密集和点迹不清晰的点，因此C项正确。(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相
6、邻的计数点间的时间间隔T0.1 s，设相邻计数点O、A、B、C、D、E、F之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，小车的加速度由逐差法有a，即a0.75 m/s2。根据匀变速直线运动中某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打D点时纸带的瞬时速度大小：vD0.40 m/s。由于saT20.75 cm，所以sFGsEFs5.15 cm0.75 cm5.90 cm。答案(1)ACD(2)0.75 m/s20.40 m/s5.90 cm热点二拓展创新实验探究高考创新命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性
7、等特点。视角1实验器材的改进(1)气垫导轨长木板可以保证小车做真正的匀加速直线运动(2)频闪照相机或光电计时器打点计时器视角2在新情景下完善实验步骤及数据分析【例2】(2014全国大纲卷，22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图3所示。拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为s1、s2、s3、s4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g9.80 m/s2。图3单位：cms1s2s3s4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00
8、根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_m/s2(保留3位有效数字)。(2)因为_，可知斜面是粗糙的。解析(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得s3s12a1T2，s4s22a2T2a，又知T0.1 s联立以上各式得a4. 30 m/s2(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度agsin g5.88 m/s2a，所以斜面是粗糙的。答案(1)4.30(2)ag5.88 m/s2【变式训练】2.图4伽利略在两种新科学的对话一书中，提出猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还用实验验证了该猜想。某小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图4所示的装置，探究滑
9、块沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。实验操作步骤如下：让滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水均匀稳定地流出)；记录下量筒收集的水量V；改变滑块起始位置离挡板的距离s，重复以上操作；测得的数据见表格。次数123456s(m)4.53.93.02.11.50.9V(mL)9084625240(1)该实验利用量筒中收集的水量来表示_(填正确答案标号)。A水箱中水的体积B水从水箱中流出的速度C滑块下滑的时间D滑块下滑的位移(2)小组同学漏填了第3组数据，若实验正常，你估计这组水量V_mL(结果保留两位有效
10、数字)；若保持倾角不变，增大滑块质量，则相同的s，水量V将_(填“增多”、“不变”或“减少”)；若保持滑块质量不变，增大倾角，则相同的s，水量V将_(填“增多”、“不变”或“减少”)。(3)下面说法中不属于该实验误差来源的是_(填正确答案标号)。A水从水箱中流出不够稳定B滑块开始下滑和开始流水不同步C选用的斜面不够光滑D选用了内径较大的量筒解析(1)滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角的斜面匀加速下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水均匀稳定地流到量筒中，说明量筒收集的水量V与滑块运动的时间成正比，可以用来表示滑块下滑的时间。(2)由位移公式sat2知s与t2成正比，而量筒收集的水量V与滑块运动的时间成正比，所以s与V2成正比。取1、3两组数据，则有()2，解得V73 mL。若保持倾角不变，增大滑块质量，则相同的s，滑块运动的时间不变，水量V将不变；若保持滑块质量不变，增大倾角，则相同的s，滑块的加速度变大，滑块运动的时间将减少，因而水量V将减少。(3)无论选用的斜面光滑不光滑，在同一条件下，加速度不变，不会产生误差，选择C。答案(1)C(2)73不变减少(3)C