1、 第二部分 实验：研究匀变速直线运动知识要点梳理实验目的 1练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。 2掌握判断物体是否作匀变速运动的方法。 3测定匀变速直线运动的加速度。 4能利用“逐差法”求加速度。实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、开关及导线实验原理 1由纸带判断物体做匀变速运动的方法 如图所示，0、1、2、.为时间间隔相等的各计数点，为相邻两计数点间的距离，若 (常量），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2由纸带求物体运动加速度的方法 （1）用“逐差法”求
2、加速度 即根据 (T为相邻两计数点间的时间间隔）求出 ，再算出平均值即为物体运动的加速度。 （2）用图象求加速度 即先根据求出打第n点时纸带的瞬时速度，然后作出图象， 图线的斜率即为物体运动的加速度。实验步骤 1按图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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把细绳的一端固定在小车上，跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上，用手拉住小车。 3先接通电源，后放开小车，让小车运动，这样打点计时器就在纸带上打下一系列点，取下纸带，更换新纸带，至少重复3次。 4选打点清晰的纸带进行研究，舍去
3、开头比较密集的点，确定好计数始点，每隔4个计时点取一个计数点，使时间间隔为T=0.1s。 5用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离。用逐差法计算加速度的值，最后求其平均值（计算出各计数点对应的瞬时速度，作出图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度）。实验方法攻略数据处理 1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，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，即T=0.1 s。 2正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入表内，用逐差法求出加速度，最后求其平均值。（请读者自己设计表格）。 3也可求出各计数点对应
4、的瞬时速度，作出图象，求直线的斜率，即物体运动的加速度。误差分析 由于相邻计数点之间的距离测量有误差而使加速度a的测量结果产生误差；由于交流电源频率不稳定使打点周期T不稳定产生误差。注意事项 1细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变； 2开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器； 3小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约50 cm的范围内清楚地取78个计数点为宜； 4要防止钩码落地撞坏以及小车跟定滑轮相撞，应采取一些防范措施； 5要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为1个计数点），选取的计数点不少于6个； 6不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕
5、（可先统一量出到计数起点0之间的距离）。读数时估读到毫米的下一位。典型例题透析 1、如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中=7.05cm、=7.68cm、=8.33cm、=8.95cm、=9.61cm、=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_m/s，小车运动的加速度计算表达式为_，加速度的大小是_ （计算结果保留两位有效数字）。 思路点拨：本题考查和的应用。 解析： 总结升华：这类题要把所给的数据尽量多地用上，如用逐差法求加速度等。容易犯的错误就是只用其中的几组数据，造成数据处理的
6、误差。举一反三 【变式】研究匀变速直线运动的实验中打出的纸带如图所示，图中的A、B、C、D、E均为计数点，相邻两计数点之间均包含5个自然打点间隔，测量计数点间距时，用刻度尺的零刻度线与纸带上的起始点O对齐，由A至E各点对应的刻度值分别为7.00、11.10、17.20、25.20和35.10（单位：cm）。根据纸带，求： （1）物体运动的加速度； （2）打出C、D点时纸带速度各为多大? 解析：由图可知：相邻两计数点的间距分别为 4.1cm，6.1cm，8.0cm，9.9cm， 所以在实验误差允许的范围内 （1） （2）瞬时速度： 。 2、如图（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线
7、，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。 （1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字） （2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的 。 （3）如果取重力加速度10，
8、由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 。 思路点拨：本题考查了对有效数字的认识，对实验数据的处理、数字运算、实验误差的理解，考查推理能力和实验探究能力。该题的易忽视点在于第（3）问中，列关系式时，忘记了m、M为一个系统。而错写成。 解析： （1）采用逐差法求加速度，这样做的目的是减小偶然误差。 （2）在打c段时小车做匀减速运动，说明物体已落地，由纸带上的数据可以判断在b段纸带中的区间可能出现最大速度 （3）设重物质量为m，小车质量为M，根据牛顿第二定律 则有 由此可得 答案：（1）5.0 （2）区间内 （3）1:1 总结升华：本题考查学生对有效数字的认识，对实验数据的处理、数字运算、实验误差
9、的理解，考查推理能力和实验探究能力。命题难度中等。举一反三 【变式】用如图所示的实验装置测量物体沿斜面匀加速下滑的加速度，打点计时器打出的纸带如图所示已知纸带上各相邻点的时间间隔为T，则可以得出打点计时器在打出C点时小车的速度大小的表达式为 ，小车运动的加速度大小的表达式为 。若测出斜面的长度l和斜面右端距桌面的高度h，已知重力加速度为g，小车的质量为m。则可以得出斜面对小车的阻力的表达式为 。 解析： （1）小车沿斜面匀加速下滑，而从B到C和从C到D的时间间隔相等，所以C点即为BD段的时间中点，所以C点的瞬时速度等于BD的平均速度，即 （2）处理纸带数据，由逐差法可求得加速度a, （3）以小车为研究对象，受力分析，列出牛顿第二定律方程可得，为斜面倾角），而，可求出。 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m