1、必修12013届高三物理导学案第一、二章 运动的描述 匀变速直线运动的研究【课 题】1、2.6 研究匀变速直线运动编制人： 审核： 年 月 日【学习目标】1练习使用打点计时器，利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律2能画出小车运动的vt图象，并根据图象求加速度【实验原理】1打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是_，电火花打点计时器使用220V的交流电源当电源频率是50Hz时，它每隔_打一次点，当物体拖着纸带运动时，打点计时器便在纸带上记录下一系列点，这些点表示了运动的物体在不同时刻相应的位置，我们测量纸带上这些点的距离，就可以定量地研究物体的运动情况2利用纸带判断物
2、体运动性质的方法(1)沿直线运动的物体，若相等时间内的位移相等，即x1x2x3，则物体做匀速直线运动(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4，若xx2x1x3x2x4x3，则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2.3由纸带求物体运动速度和加速度的方法：“平均速度法”求瞬时速度，即vn，如图1所示图1逐差法：根据，求出a1、a2、a3，再算出a1、a2、a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据x1、x2、x3 ，以减小偶然误差图象法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速
3、度即，求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，再作出图象，图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度 【实验器材】电火花计时器(或电磁打点计时器)，一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片【实验步骤】(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，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并将它的一端固定在小车的后面实验装置见图2所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行(3)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，打点计时器
4、就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源换上新纸带，重复三次(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T0.1 s，如图3所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点之间的距离图3(5)利用一段时间内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1、2、3、4、5的瞬时速度(6)增减所挂钩码数，或在小车上放置重物，再做两次实验【数据处理】1由实验数据得出vt图象(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4，可以看到，对于每次实验，描出的几个点大致落在
5、一条直线上(2)做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线2由实验得出vt图象后，进一步分析得出小车运动的速度随时间变化的规律小车运动的vt图象是一条倾斜的直线如图5所示，当时间增加相同的值t时，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3求出小车的加速度：利用vt图象的斜率求加速度a或利用逐差法求加速度a【注意事项】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；实验后先断开电源后取纸带3要防止钩码落地和小车与滑轮相撞4小车的加速度宜适当大些
6、，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选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，舍弃打点密集的部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少【典型例题】一对实验原理的正确理解【例1】 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：_，有问题的是： 。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C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D把小车停在靠近打点
7、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，随后立即关闭电源，换上新纸带，重复三次E把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面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(x4x1)/3T2，a2(x5x2)/3T2，a3(x6x3)/3T2及(a1a2a3)/3求出二、纸带数据的处理【例2】 (2010重庆22)某同学用打点计时器测做
8、匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图6所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，但仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xA16.6 mm，xB126.5 mm，xD624.5 mm图6若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为_ s(2)打C点时物体的速度大小为_ m/s(取2位有效数字)(3)物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和f表示)【能力训练】1(2010鸡西一模)在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是()A选取计数点，把每打5个点的
9、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“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8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()图8A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 s3在研究变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：计数点序号123456计数点对应的时刻/s0.10.
10、20.30.40.50.6通过计数点的速度/(cms1)44.062.081.0100.0110.0168.0为了算出加速度，合理的方法是()A根据任意两个计数点的速度，由公式a算出加速度B根据实验数据画出vt图线，量出其倾角，由公式atan 算出加速度C根据实验数据画出vt图线，由图线上任意两点所对应的速度，用公式a算出加速度D依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度4. （09广东理科基础）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是高（
11、）A实验时应先放开纸带再接通电源 B(S6一S1)等于(S2一S1)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002s5某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图实112所示请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：(填字母)(1)从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的_来源:Zxxk.Com(2)打A纸带时，物体的加速度大小是_m/s2.6(2010广东34改编) 图9是某同学在做匀变速
12、直线运动实验中获得的一条纸带(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_(2)ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出从图中读出A、B两点间距x_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字)图97(2012山东卷)（13分）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，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议所示。打点计时器电源的频率为50Hz。通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时
13、刻开始减速。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）。物块减速运动过程中加速度的大小为= m/s2，若用a/g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因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）。例题答案：1. 答案ACBEDFG D解析在实验中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小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差其中D项中的电源应采用交流电，而不是直流电2. 答案(1)0.1(2)2.5(3) f2解析(1)由电源频率f50 Hz，可知电源周期T00.02 s所以打点周期T
14、50.02 s0.1 s(2)打C点时物体的速度vC m/s2.5 m/s(3)xABxBxA，xBCxCxB，xCDxDxC又因xCDxBCxBCxABaT2a()2所以a f2能力训练答案：1. 答案ACD解析选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，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；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上
15、过于密集，甚至分辨不清的点，因此C项正确2. 答案C3. 答案C解析方法A偶然性较大，方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的vt图线，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差由于物理图象中，坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的，另外测量角度误差较大正确的方法是根据图线找出任意两个时刻对应的速度值，由a计算C正确4.C5. 解析：因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打A纸带时，加速度a m/s20.6 m/s2.又小车运动的加速度：a，则4、5两点间隔为：x5x23aT236.0103 m30.60.12 m54103 m所以从纸带A上撕下的那段应是C.来源:Z*xx*k.Com答案：(1)C(2)0.66. 答案(1)0.02 s(2)0.70 cm10.0 cm/s7，（1）6；7【或7；6】 1.00；1.202.00；偏大解析：根据匀加速直线运动的推论，相邻相等时间内位移之差是常数，可知开始位移之差为2cm，所以6和7之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为，计数点6对应的速度大小为。物块减速运动过程中加速度的大小为，由于纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,则计算结果比动摩擦因数的真实值偏大.