第5课时实验研究匀变速直线运动

1、实验研究匀变速直线运动自主梳理基础知识基础再现知识梳理一、实验目的1. 练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动.2. 掌握判断物体是否做匀变速宜线运动的方法(as=) 3. 测定匀变速直线运动的加速度.二、实验原理1 打点计时器(1) 作用：计吋仪器，每隔0.02 s打-次点.x 电磁打点计时器：4 v6 v交流电源(2) 丁作络件彳i电火花计时器：220 v交流电源(3)纸带上点的意义: 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置. 通过研究纸带上各点z间的距离，可以判断物体的运动悄况. 可以利用纸带上打出的点來确定计数点间的时间间隔.2. 利用纸带判断物体运动状态的方法(1)

2、沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为vl、v2、v3、v4、，若v2-vl=v3-v2 = v4-v3 =，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动,av 即favla tav2a t(2) 沿直线运动的物体在连续相等吋间内的位移分别为sl, s2, s3, s4，若as = s2-sl = s3 s2=s4s3 =,贝！说明物体在做匀变速直线运动，且 s=at2.3. 速度、加速度的求解方法(1) “逐差法”求加速度:如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为t,且满足s6-s5=s5 s4 = s4 s3 = s3 s2 = s2 si,即s4 si

3、c s5 s2 小 s6 s3nn al+a2 + a3 、亠 ral= 3t2，a2= 3t2，a3= ，然后取幵 均值，即 a =，这样刊 便所 给数据全部得到利用，以提高准确性.“平均速度法”求速度：得到如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为t, n点的瞬时速度为vn.即n-1n+1(3) “图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，呦岀vt图象， 直线的斜率即加速度.三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，-端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩 码、刻度尺、导线、电源、复写纸片.四、实验步骤1. 仪器安装(1) 把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌而，把

4、打点计吋器固定在长木 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，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计吋器，并把它的一端固定在小年的后面.实验装置见图所示，放手后，看小千能否在小车纸带电賢头2.测量与记录木板上平稳地加速滑行.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，肩放开小年，让小年拖着纸带运动，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.(2)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7=0.1 s.正确使用毫米刻度尺测量怎相邻两计

5、数点间的距臥 并填入设计的表格中利用某一段时间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的瞬吋速度.(4) 增减所挂钩码数，再重复实验两次.3.数据处理及实验结论由实验数据得出cr图象根据表格中的s r数据，在平面直角处标系小仔细描点，如图所示可以看到，对于每次实验，描出的儿个点都大致落在一条直线上.作一条肓线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条肓线上，落不到肓线上的点，应 均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的o/图彖，它是一条倾斜的直线.(2)山实验得出的vt图象进-步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径 进行分析 分析图象的特点得出：小车运动的or图象是一条倾斜

6、的直线如图所示，当时间增 加相同的值/时，速度也会增加相同的值as由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化. 通过函数关系进一步得出：既然小车的。一/图象是一条倾斜的直线，那么"随r变化的函数关系式为o=kt+b,显然e与/成“线性关系”，小车的速 度随时|'可均匀变化.五、注意事项1. 交流电源的电压及频率要符合要求.2. 实验前要检查打点计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时耍调节振针的高度和更换复写纸.3. 开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4. 先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.5. 要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数

7、点,一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为t=0.02x5 s=o.l s.6. 小车另一端挂的钩码个数要适当，避免因速度过人而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上的点过于密集.7. 选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰.适当舍弃开头密集部分，适当选取 计数点，弄清处和邻计数点间所选的时间间隔t，8. 测s吋不要分段测量，读数吋要注意有效数字的要求，计算。吋要注意用逐差法，以减 小谋差.共同探究规律方法考点突破考点一完善实验步骤例1在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验屮，某同学的操作步骤如下，其屮错i吴的 步骤冇d.a. 拉住纸帯，将小车移到靠近打点计吋器处先接通电源

8、，再放开纸帯b. 将打点计时器固定在平板上，并接好电源c. 把-条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下而挂上合适的钩码d. 取下纸带e. 将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动f. 将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔g .换上新纸带重复实验三次 将以上步骤完善并填写在横线上（遗漏的步骤可编上序号g、h）；实验步骤的合理 顺序为：befcadg考点二纸带数据的处理例2(2010广东理综34仃)如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.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锂§(2)abcd是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点

9、间有四个点没有画出，从图中读出a.两点间距x = 0.70 cm ； c点对应的速度是0.100 m/s (计算结果保留三位冇效数字).hx-090 十一10一|陶时自测.测谏席、练规菸攥笑力1 如图所示是做匀加速直线运动的小车带动打点计时器z< 0 1 2 : 在纸带上打出的点的一部分.图中每相邻两点z间还有 -h 四个点没有画出，交流电的频率为50 hz,测得第二个、 丄心二第三个计数点与零点相距3=6. 0 cm,么=10. 0 cm,则(1) 第一个、第四个计数点打零点相距h=； d、=；(2) 物体经过第一个、第二个计数点的瞬时速度旳=,内=；物体的加速度2. (2010 重庆

10、理综22(1)某同学用打点计时器测量做匀加速宜线运动的物体的加速度， 电源频率f=50ilz.在纸带上打出的点屮，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.如图所示，a. b、c. 是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计 数点到零点的距离:禺=16. 6 mm、血=126. 5 mm、池=624. 5 mm.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 ；打c点时物体的速度人小为m/sm=l6.6mm x«=126.5 mm xcxp=624.5abcd=7.50“27.60 一-*60.30105.60(取2位有效数字)；物体的加速度大

11、小为(用恥xb、朋nf表示).3. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，是一条记录小车运动情况的纸带，图中久b、c、d、疋为相邻的计数点，每 相邻的两个计数点z间还有4个点没有画出，交流电 的频率为50 hz.在打点计时器打、c. 点时，小年的速度分别为 vb= m/s； vc= m/s； vd= m/s.从静止开始ailik落，利用此装置可以测量重力加速度.(1)所需辭材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带恢夹的铁架台和带夹了的重物，此外还需(填字母代号)屮的器材.a. 直流电源、天平及祛码b. 肓流电源、毫米刻度尺c. 交流电源、天平及祛码d. 交流电源、毫米刻度尺(

12、2)通过作图象的方法可以剔除偶然谋差较人的数据，提高实验的准确程度.为使图线的斜 率等于重力加速度，除作。一r图象外，述可作图象，其纵轴表示的是,横轴表示的是5. (2011-is标23)利用图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜而上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜而上 靠近底端处，光电门甲的位置可移动.当一带冇遮光片的滑块自 斜面上滑下吋，两个光电门都相连的计吋器可以显示出遮光片 从光电门甲滑至乙所用的时间r.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点 由静止开始下滑，并用米尺测虽甲、乙之间的距离记下相应的/值；所得数据如下表所s(m)0.5000.6000.700

13、0.8000.9000.950/(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4$(ms ')1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小滑块经过光电门乙吋的瞬吋速度“、测量值s和/四个物理量z间所满足的关系式是;(2)根据表中给出的数据，在图给出的坐标纸上mhlf-r图线;由所画出的f图线，得出滑块加速度的人小为4=m/s2(保留2位有效数字)2.01.9丄01.71.61.51.41.31.21.1l0 nniiiitnimiiniiiii0 0.1 0.2 03 0.4 05 0.6 0.

14、7 0.8 0.9 1.0illlll 川 i th6. 某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测屋小车在斜面上运动吋的加速度.实验过程如下：在斜而上铺上口纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴（以滴水计吋器内盛满水为准）；在斜而顶端放置一浅盘，把小车放在斜而顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；然后撤去浅盘并同时放开小车，于是水滴在白纸: 留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开.图乙为实验得到 的一条纸带,用刻度尺量出相邻点之间的距离是孙= 1.40 cm, si2=2.

15、15 cm,砌=2.91cm, 5j4=3. 65 cm, s%=441 cm,酬=5.15 cm.试滴水计吋器的原理课本上介绍的原理类似.山纸带数据计算可得计数点4所代表吋刻的瞬吋速度“=m/s,小车的加速度m/s2.（结果均保爾2位有效数字）课时效果检验91 (1)2.67 cm 14.67 cm (2)30 cm/s 36.67 cm/s 66.67 cm/s"2(1)0.1 (2)2.5 (3)（叼一3心+2心护753见解析解析 某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，所以3点的瞬时速度。厂券=晋挈m/s = 1.38 m/sc点的瞬时速度% =券=0洛。m/s = 2.64 m/s77/7/(r/z厂