1、实验一研究匀变速直线运动实验准备 实验目的(1)练习使用打点计时器，学会用纸带上的点来分析物体的运动(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(saT2)(3)测定匀变速直线运动的加速度实验器材打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片，毫米刻度尺实验过程实验步骤打点计时器滑轮(1)把附有_的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，将_固定在长木板上没有_的一端，连接好电路小车(2)把一条细绳拴在_上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的_，把纸带穿过_，并将它的一端固定在_的后面实验装置如图 S1-1 所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地匀速滑行图 S1
2、-1滑轮小车钩码打点计时器(3)把小车停在靠近_处，先_，再_，以便打点计时器在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次打点计时器接通电源释放小车(4)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，从便于测量的地方开始确定计数点，然后每隔_取一个计数点，这样做的好处是相邻计数点间的时间间隔 T_s，如图 S1-2 所示正确使用_测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中图 S1-2四个点0.1毫米刻度尺(5)应用做匀变速直线运动的物体某一段时间内的_等于这段时间内中间时刻的_求得各计数点对应时刻的瞬时速度(6)增减所挂的钩码数，再做两次实验平均速度瞬时速度位置编号012345
3、时间t/s00.10.20.30.40.5相邻两计数点间的距离x/m计数点的速度v/(ms1)数据处理(1)根据表格中的 v、t 数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图 S1-3 可以看到，描出的几个点都大致落在一条直线上图 S1-3(2)作一条直线，使同一次实验得到的点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的 v-t 图象(3)由实验得出的 v-t 图象进一步分析得出小车运动的速度随时间变化的规律分析 v-t 图象的特点可得出，小车运动的 v-t 图象是一条倾斜的直线，如图 S1-4 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
4、：小车的速度随时间均匀变化，关系式为 vtatv0.图 S1-4实验分析 误差分析(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)用作图法作出的 v-t 图象并不是一条直线(4)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【基础检测】(2014 年广东十校联考)如图 S1-5 甲所示为用打点计时器记录小车运动情况的装置，开始时小车在水平玻璃板上匀速运动，后来在薄布面上做匀减速运动，所打出的纸带如图乙所示(附有刻度尺)，纸带上相邻两点对应的时间间隔为 0.02 s.甲乙图 S1-5从纸带上记录的点迹情况可知，A、E 两点迹之
5、间的距离为_cm，小车在玻璃板上做匀速运动的速度大小为_m/s；小车在布面上运动的加速度大小为_m/s2.(小数点后面保留两位数字)答案：7.20 0.90 5.00解析：A、E 两点的刻度分别为：xA13.20 cm，xE6.00 cm，AExAxE7.20 cm(7.197.21 均可)，匀速运动的速度为 vAE4T0.90 m/s(0.890.91 均可)F 点以后做减速运动，由逐差法 公 式 得 加 速 度 大 小：a s4s3s2s14T21.401.201.000.8010240.022m/s25.00 m/s2(4.905.10 均可)考点 1 打点计时器的使用 重点归纳 1两种
6、打点计时器的比较项目电磁打点计时器电火花打点计时器电源性质6 V交流电源220 V交流电源打点频率打点时间间隔0.02 s、频率50 Hz打点时间间隔0.02 s、频率50 Hz打点方式振针通过复写纸在纸带上打点火花放电使墨粉在纸带上成点阻力来源纸带与限位孔的摩擦，振针与纸带打点接触时的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦精确度电火花打点计时器比电磁打点计时器更精确2.练习使用打点计时器常考内容归纳(1)打点计时器是计时仪器(2)物体运动前，应注意使物体停在靠近打点计时器的位置(3)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放连接纸带的物体(4)使用电火花打点计时器时，应把纸
7、带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面(5)打点计时器不能连续工作太长时间，纸带拉出后应立即关闭电源【考点练透】A直接接 220 V 交流电源B在拉动纸带前一小段时间接通电源C在拉动纸带后的瞬间接通电源D纸带拉出后应立即关闭电源答案：AC1(多选)有关电磁打点计时器的操作，错误的是()2当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点A点痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况解析：打点计时器打下的相邻两个计时点间的时间间隔
8、为0.02 s，A 正确；相邻两个计时点间的距离就是运动的物体在这0.02 s 内通过的位移，间隔长度的变化情况即可反映出物体的运动情况，D 正确；纸带上每一个点的位置，对应于一个运动的物体的位置，点痕记录了物体在不同时刻的位置，B 正确 答案：C痕，下列关于纸带上点痕的说法，不正确的是()考点 2 求物体的加速度和瞬时速度 重点归纳 1求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度 v：应用做匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，如图 S1-6 所示 vnxnxn1.2T图 S1-6.9T2mnT22求被测物体的加速度有三种方法方法一：“逐差法”从纸带上得到六个相
9、邻相等时间内的位移，则 as4s5s6s1s2s3方法二：利用任意两段计数点间的位移求加速度，即 asmsn，最后取平均值方法三：利用 v-t 图象求加速度求出 A、B、C、D、E、F 各点的瞬时速度，画出如图 S1-7 所示的 v-t 图象，图线的斜率就是物体的加速度 a.图 S1-7典例剖析例 1：(2015 年贵州模拟)如图 S1-8 所示，将电磁打点计时器固定在铁架台上，使质量 m50 g 的重锤带动纸带由静止开始自由下落，利用此装置可以测量重力加速度图 S1-8图 S1-9以下是该同学的实验操作和计算过程，请完成以下内容：(1)以下操作正确的是_A在进行实验时，应先释放纸带，再接通电
10、源B打点计时器应接在 220 V 的交流挡上C释放纸带时，应将重锤的一端尽量靠近打点计时器，以便打出更多的点进行研究D实验中，应该让纸带保持竖直状态，以减小实验过程中的误差(2)取下纸带，取其中的一段，标出计数点如图 S1-9 所示，测出计数点间的距离分别为 x1 2.60 cm，x2 4.14 cm，x3 5.69 cm，x47.22 cm，x58.75 cm，x610.29 cm.已知打点计时器的频率为 f 50 Hz，则重锤运动的加速度计算式为 a _f2，代入数据，可得加速度 a_m/s2(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)在使用打点计时器的实验中，电磁打点计时器的 电源为低压交流
11、电源，电火花计时器的电源为 220 V 的交流电 源，故 B 错；进行实验时，要先接通电源，再释放纸带，故 A错；释放纸带前，应使重物尽量靠近打点计时器，使纸带得到充分利用，C 正确；纸带竖直可以减小摩擦，D 正确(2)由 逐 差 法：a s4s5s6s1s2s39T2得：a s4s5s6s1s2s336f29.60 m/s2答案：(1)CD(2)s4s5s6s1s2s336 9.60备考策略：在进行纸带数据的计算时，应注意以下几点：(1)弄清纸带中已知的是计时点还是计数点，若是计数点，则明确相邻计数点间的时间间隔是多少(2)弄清题中已知的距离是相邻计数点间的距离还是每个计数点到第一个计数点间
12、的距离，若是后者应换算成相邻计数点间的距离(3)计算时注意将单位转化为国际单位制单位【考点练透】3(1)某同学要进行探究匀变速直线运动规律的实验，请线上(填编号)：_.打点计时器；天平；低压交流电源；低压直流电源；细绳和纸带；钩码和小车；秒表；一端有滑轮的长木板；刻度尺在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横(2)把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器，接通电源后释放纸带，重物便拉着纸带下落纸带上打出一系列点，其中有一段如图 S1-10 所示，则纸带的_(填“左端”或“右端”)与重物相连图 S1-10(3)若电源的频率为 50 Hz，处理实验数据时，每隔四个计
13、时点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为_s；图 S1-10 所示是用打点计时器测定匀变速直线运动规律时打出的一条纸带，A、B、C、D、E 为纸带上所取的计数点，则 vB_m/s，a_m/s2.(计算结果保留两位有效数字)(4)如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者不知道工作电压的频率小于 50 Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是_(填“偏大”“偏小”或“不变”)的(4)因由xaT2 计算加速度时，用的 T 比实际的 T 小，故计算出的加速度比真实值偏大答案：(1)(2)左端(3)0.10.260.40(4)偏大解析：(3)打点周期 T0 150 s0.02 s，两计数点间的
14、时间间隔为 T5T00.1 s.vBABBC2T52.0010320.1 m/s0.26 m/s，由 aCEAC4T2得 a0.40 m/s2.4(2016 年山东临邑一中月考)利用如图 S1-11 所示的装置可以测量滑块与固定在地面上的斜面间的动摩擦因数在倾角为30的斜面上安装有两个光电门，其中光电门甲固定在斜面上，光电门乙的位置可以变化当一个带有遮光片的滑块自斜面上匀加速滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间 t，改变光电门乙的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始滑下，并用米尺测量甲、乙光电门之间的距离 x，记下相应的 x 和 t 值，所得数
15、据见下表x/m0.0600.1590.3010.480t/s0.2000.3990.6010.800/(ms-1)0.3000.3980.5010.600图 S1-11(1)滑块每次都从同一点由静止开始下滑，设经过光电门甲处的速度为 v0，下滑的加速度为 a.则 v0、a、x、t 四个物理量之间满足的关系式是_xt出-t图线(3)由(2)中所画出的-t图象，得出滑块加速度大小为 a(2)根据表中给出的数据，在如图 S1-12 所示的坐标纸上画图 S1-12_m/s2，滑块与斜面间的动摩擦因数_.(g 取10 m/s2，两空结果均保留三位有效数字)xtxt答案：(1)xv0t(2)如图 D2 所
16、示(3)1.00 0.462图 D2212 at考点 3 实验操作与注意事项 典例剖析 例 2：(2014 年广东梅州质检)某同学用如图 S1-13 所示的装置来测量当地重力加速度图 S1-13(1)下列有关操作的叙述正确的是()A安装打点计时器时要注意让上下限位孔在同一竖直线上B将打点计时器与直流低压电源连接C应选择密度大、体积小的重物，释放纸带时让重物靠近打点计时器D应先释放纸带，然后接通电源(2)实验得到一条纸带，测得各点之间的距离如图 S1-14 所示已知电源频率为 50 Hz，则纸带中相邻两点间的时间间隔是_s；从该纸带可知，重物的加速度大小 a_m/s2(计算结果保留三位有效数字)
17、图 S1-14(3)请写出本实验产生误差的两个主要原因：_；_.解析：(1)B 中应接低压交流电源；D 中应先接通电源再放9.63 m/s2；(3)纸带与限位孔的摩擦；空气阻力的影响；测量误差(以上三点答对两点即可)答案：(1)AC (2)0.029.63(3)纸带与限位孔的摩擦；测量误差备考策略：实验操作是近几年来高考常考的内容，一般以填空的形式出现，具体内容参考“实验步骤”，但要理解为什么要这样操作，不能死记硬背开纸带，A、C 正确；(2)有 T1f得 T0.02 s，as6s5s4s34T2【考点练透】5(2014 年广东肇期末统测)研究小车匀加速直线运动的实验装置如图 S1-15 甲所
18、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乙所示，其中每相邻两点之间还有 4 个记录点未画出甲乙图 S1-15(1)某同学的部分实验步骤如下：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实验步骤的正确顺序是：_(填字母代号即可)(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔 T_s.(3)计数点 6 对应的瞬时速度大小计算式为 v6_(用题中字母表示)(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_.答案：(1)DCB
19、A(2)0.1(3)s5s62T(4)s4s5s6s1s2s39T26(2016 年山西晋城二中月考)某同学利用图示实验装置“研究匀变速直线运动”(1)该同学开始实验时情形如图 S1-16 甲所示，释放纸带后，的地方：_(2)该同学经修改错误并正确操作后，选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两接通电源请指出该同学在操作中存在的两处明显错误或不当个打点间隔取一个计数点，将刻度尺的 0 刻线与 0 计数点对齐，测量 1、2、36 到 0 的距离，分别记作 x1、x2、x3x6，如图乙，则 x2 _cm，x5_cm.甲乙丙图 S1-16(3)该同学在图丙中已标出 1、3、4、6 计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与 2、5 两计数点对应的坐标点，并画出xt-t 图象_m/s.小车运动的加速度 a_m/s2.(计算结果保留两位有效数字)(4)根据xt-t 图象判断，在打 0 计数点时，小车速度 v0答案：(1)先接通电源后释放纸带打点计时器应接交流而不是直流(2)3.00 13.20(3)如图 D3 所示图 D3(4)0.18 4.8