1、专题04 实验：研究匀变速直线运动【知识点一】基本实验仪器及数据处理【例1】打点计时器打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器，目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和_计时器两种，它们所接电源均为频率为50 Hz的交流电源，但前者所接的电源电压为_V，后者所接的电源电压为_V，振针每隔_s打下一点现在使用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50 Hz时，若仍按照50 Hz计算，则测出的速度值将比真实值_【例2】数据处理(2019四川威远中学模拟)振华同学用如图所示的实验装置做“研究小车速度随时间变化的规律”的实验(1)该实验装置中有两处错误，分别是：_和 (2
2、)振华同学在实验时用电磁打点计时器打了一条纸带，他按要求选取计数点后，在测量各相邻两计数点间的距离时不慎将纸带撕成了几段，如图所示，但他知道甲、乙属于同一纸带，则丙、丁、戊中属于上述纸带的是_已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，则由甲、乙纸带可求得小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位小数)(3)用打点计时器测定小车的加速度，当使用的电源频率高于50 Hz时，如果仍按50 Hz来计算，则测得的加速度将比真实值_(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)逐差法：根据x4x1x5x2x6x33aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1，a2，a3，然后取平均值，即，即为物体的加速度【知识点
3、二】实验原理与实验操作【例3】实验操作在做“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，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起
4、始点，并把每打五个点的时间作为时间单位在选好的起始点下面记作0，往后第五个点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离G根据公式a1、a2、a3及a，求出a【例4】实验原理及操作某人用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动安装调整好实验器材后，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，取几个计数点，如图乙中a、b、c、d等点测出x1、x2、x3结合上述实验步骤，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，在下列器材中，
5、必须使用的有_(填选项前字母)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弹簧测力计(2)实验操作中，下列合理选项是()A先通电，后释放小车 B先释放小车，后通电C本实验需要垫高长木板一端以平衡摩擦力 D本实验不需要垫高长木板一端以平衡摩擦力(3)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_，已知打点计时器所用交流电频率为50 Hz，刻度尺测得相邻各点间的距离为x13.62 cm，x24.75 cm，x35.88 cm，x47.01 cm，小车的加速度是_ m/s2(计算结果保留三位有效数字)(4)如果实际电源频率低于50 Hz，则
6、加速度的计算结果比实际_(选填“偏大”“偏小”或“不影响”)【例1】解析：打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器，目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种，它们所接电源均为频率为50 Hz的交流电源，但前者所接的电源电压为46 V，后者所接的电源电压为220 V，振针每隔0.02 s打下一点，当电源频率低于50 Hz时，打点时间间隔T大于0.02 s，由v可知实际计算中时间t偏小，则测出的速度值将比真实值大答案：电火花462200.02大【例2】解析：(1)该实验装置中有两处错误，分别是：细绳与长木板不平行、打点计时器接到直流电源上(或打点计时器应
7、接交流电源)(2)根据刻度尺的读数可知，0、1两点的距离为x12.40 cm，2、3两点的距离为x34.70 cm.根据逐差法得x2x1x3x2x4x3x5x4，所以4、5两点的距离为x52x3x17.00 cm，故戊纸带最符合，故选戊根据逐差法得a m/s21.15 m/s2.(3)当使用的电源频率高于50 Hz时，则打点周期偏小，如果仍按50 Hz来计算，根据xaT2，在代入数据时，T的代入值偏大，故a的测量值偏小答案：(1)细绳与长木板不平行打点计时器接到直流电源上(2)戊1.15(3)偏小规律方法【例3】解析：在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映
8、小车的运动情况，既要减小系统误差又要减小偶然误差其中E项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源答案：ABCDFG【例4】解析：(1)本实验用到了打点计时器，那么就应该配备交流电源，这样才可以在纸带上周期性的打点，又因为要测量两点之间的距离，所以还会用到测量长度的工具即刻度尺，所以选A、D.(2)为了充分合理利用纸带，应该先打开电源，然后再释放小车，因为本实验是研究匀变速直线运动，只要运动中加速度恒定即可，所以没有必要平衡摩擦力，故选A、D.(3)由于小车做匀加速运动，所以相邻相等时间内的位移差是恒定的，即x2x1x3x2，由xaT2，代入数据可得a1.13 m/s2.(4)如果实际电源频率低于50 Hz，则表示在测量时间的时候把时间测小了，由a，得测得的加速度偏大答案：(1)AD(2)AD(3)x2x1x3x21.13(4)偏大
