2011-2012学年高中物理第二章第二节匀变速直线运动的实验探究同步练习鲁科版必修1

1、2011-2012学年高一物理必修1 （鲁科版）同步练习第二章一.教学内容：匀变速直线运动的研究二.重点、难点：知识重点：1、打点计时器的原理与应用2、频闪照相法及应用3、匀变速直线运动的实验探究知识难点：1、会分析打点计时器打出的纸带或频闪照片，据此判断物体的运动状况2、灵活运用所学匀变速直线运动的规律公式进行复杂计算3、能分析实验中误差产生的原因，并能针对误差原因采取不同的措施减小实验误差一、实验目的使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理设物体做匀加速直线运动，加速度是a,在各个连续相等的时间 T里的位移分别是S1、S2、S3，则有： 人一2 S=S 2S 1 = S3 S

2、2=S4 S3= =aT 由上式还可得到 254 S1=（S4 S3）+（S3 S2） +（S2 s。=3aT 同理有55 S2=S6 S3= * *=3aT2可见，测出各段位移 S1、S2即可求出S4 S1S5 S2a1 2a2 23T23T2再算出a、a2的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。下图是用电火花计时器打得的一条理想纸带，纸带记录了做匀加速直线运动小车的运动情况，图中标 出编号分别为0、1、2、3、4、5、6的7个计数点，相邻两计数点间的时间间隔均为T,测得相邻两计数a a2 a3 a 点间的距离分别为 S、S2、S3、&、&、S6,则待测小车运动的

3、加速度为 （用逐差法计算得到）：3S4 S1S5 S2S6 S3a1CT 2a22a32其中3T3T3T46V,当电源的频三、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，刻度尺，导线，电源，钩码, 细绳。率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点，因此纸带上的点就表示了与纸带相连的物体在不同时刻的位置, 研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。电磁打点计时器构造：电磁打点计时器使用:打点计时器原理简介打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为电火花计时器构造:电火花计时器使用:的集带麦前加图乙昼粉址盘实 在维杜轴上,夹在西白投帝之同.实验器材安装四、

4、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，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并 把纸带的一端固定在小车的后面。(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就 在纸带上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。(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，在后边便于测量的地方找一 个开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时 间作为时间的单位，就是 T=0.02

5、X5=0.1s。在选好的开始点下面标明 A,在第六点下面标明 B,在第十 点下面标明C,在第十六点下面标明 D,，点 A B、C、D叫做计数点，如图所示。两个相邻计数 点间的距离分别是 S1、S2、S3Q 1盘I黝 为I(山 RC口(5)测出六段位移S1、S2、S3、S4、S5、S6的长度，把测量结果填入下表中。(6)根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度ai、a2、a3的值。注意：T=0.1s。求出ai、a、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。把计算的结果填入下表中。小车做匀变速直线运动的加速度a=五、数据处理计算小车的加速度 a=T=0。is计数点位移s/m位移

6、差 s/m分段加速度/-2a/m s小车加速度-2a/m s0X1Si =2S2=3S3=4S4=S4-Sl =s4 sial_ 23Tal a2a3a 35S5=S5-S2=s5 s2a223T26S6=S6-S3=s6 s3 a3_ 23T六、注意事项(1)纸带与细绳要和木板平行，小车运动要平稳。在安装仪器时，要注意让滑轮伸出桌面外；细绳 应与木板平行；实验前要检查打点计时器是否安装良好，两根导线是否与低压电源46V交流输出连接。如果用电火花计时器，并不需要使用低压电源。实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。(2)小车的加速度应大一些，以便能在纸带上约50cm范围内清晰地取五

7、个以上的计数点。选取记数点时可去掉纸带上刚开始密集的部分，一般隔5个计时点取一个计数点。(3)实验中应先通电，后让小车运动；实验后先断电后取纸带。(4)选取纸带时，除了要求点迹清晰之外，还应看看相邻计数点间的距离之差s是否相等。如果在误差范围内s相等的，则可认为小车是做匀加速直线运动，可以选用这样的纸带。在分析纸带时，要仔细 地数点，给计数点标上号码。不要逐段测量各段的位移，应该用长刻度尺一次测量分段读数，读数时应读 到毫米下一位。别忘了相邻记数点间的时间间隔T=0.1s。【典型例题】例1、下面是几个同学打出的几条纸带，关于纸带所对应的运动情况正确的是(计数点按打点的先后顺序编号)()A.甲、

8、丁图表示物体做匀速运动B.丙图表示物体做减速运动C.乙图中若S6 S5= S5 S4= S4S3= S3 S2= S2 Si ,则物体做匀变速运动D.乙图中若 As恒定，且Si=As/2,则表示物体做初速为零的匀加速直线运动答案：BCD例2、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是（）A.把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取记数点B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验分析：选取记数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测

9、量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A选项正确。在此实验中，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，测量准确度会降低。因此使小车的加速度略大一些较好，如果每五个点取一个记数点，那么以能在纸带上50cm长度内清楚地取出78个记数点为宜，C项保证了选点的正常，D项是物体做匀变速直线运动的前提，故A、C、D正确。例3、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，得到记录纸带如图所示，图中的点为记数点，在每两相邻的记数点间还有 4个点没有画出，则小车运动的加速度为（单位：m/s2）（）A. 0.2 B. 2.0 C. 20.0 D. 200.0

10、解：在此题中，每 5个点取一个记数点，所以每相邻两记数点间的时间间隔为T= 0.1s。由图可知,任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为 2.00cm=0.02m。由公式 As=aT2有：s 0.02a _ 222T 0.1 m/s = 2.0m/s。例4、如图所示，纸带上 A B、C、D E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度等于 ，在打D点时纸带的速度为。（图中表示各计数点与第一个点A的距离）I A B C D_EF/*« r2 00 3.20 4SO 6.8012 0015.20 cm分析：设A B与B、C等各相邻计数点间的距离，依次为

11、si、s2、s3，由图中给出的数据，则有Si=3.20 2.00 = 1.20cms2=4.80 3.20 = 1.60cms3= 6.80 4.80 = 2.00cms，= 9.20 6.80 = 2.40cms5= 12.00 9.20 = 2.80cm s6= 15.20 12.00 = 3.20cm因 s 2 Si = s3 s2 = s4 s3 = s5 s4 = s6 s5 = A s = 0.40cm故纸带做匀加速运动 2T= 5X0.02s = 0.1s ,由导出式 a=As/T故 a = 0.40 x 10 2/0.1 2m/s2= 0.40m/s 2Vd= Sce/2T=

12、( 9.20 4.80 ) X 10 2/0.2m/s = 0.22m/s【模拟试题】（答题时间：30分钟）1、电磁打点计时器是一种使用 电源的计时仪器，它的工作电压是 。如图所示，A是B 是, C 是, D 是, E 是, F 是 o2、电火花打点计时器是 仪器。目前实验室所用的电火花打点计时器中，电源为 电源，所加电 压为 V。3、每当交流电变化一个周期，打点计时器在纸带上打一个点。我国交流电的频率是50Hz,纸带上每两个点之间的时间间隔是 s。4、在纸带上每5个点取一个计数点，两个计数点之间的时间间隔是 s （交流电的频率为 50Hz）。5、在用电磁打点计时器研究物体运动性质的实验中，在

13、下列可供选择的器材中将需要选用的器材代号 填在横线上。A.打点计时器；B.天平；C.低压交流电源；D.低压直流电源；E.纸带；F.小车与钩码；G.秒 表；H.长木板，一端带滑轮；I.刻度尺；J.弹簧秤；K.祛码；L.导线。6、根据打点计时器打出的纸带，不用公式能直接从纸带上得到的物理量是A.时间间隔B.位移C.平均速度D.加速度7、利用打点计时器测定物体做匀变速直线运动的加速度时，在纸带上所打的一系列点，如图下所示， 各相邻的计数点白距离分别为Si、Sii、Siii、，则下面各关系式中不正确的是（）A. s ii -si = aT2B. s iii - Si = 2aT2C. s ii si

14、=Siii SiiD. s iii Sii =aT /28、如图所示是用打点计时器打出的一条纸带，其计数周期为T,运动加速度和打 D点时瞬时速度分别用a和vd表不，下列选项正确的是（）A.B.C.D.匕1日*-4 - ds* *一*/(s6S5S4siS2S3)9T2d2) vD D 2T(d6(d62d3 di)9T2(d2 d3d4 d5)4Td5 d4 di d29T2d3)S3 T(S6 S5 S4 Si S2 S3)3T2(d3 d4)2T9、某小车在做变速直线运动时，T,小车在任意两个连续计数周期里位移差均为A(1)在实验纸带上选取若干计数点，其计数周期为 s、则小车做 运动，加速

15、度a.运动，图中从 A点开(2)某次实验纸带记录如图所示，根据图中标出的数据，可以判定物体做始，每打5个点取一个计数点，则物体的加速度为m/s2,其中D点对应的速度为m/so“LS7T*-49 5277.4C10.如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔 个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。E9.10弋 cm10.71S6(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内(单位：cm)s2 SiS3 S2S4 S3S5 S4S6 S5各位移差与平均值最多相差 cm,由此可以得出结论：小车的位移在 范围内相等，所以 小车的运动是。(2)根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度a与=m/s2。丁(3)根据ala?可求出a 1= =m/s2, a2=_ = m/s2, a3=_ = m/s2,3Tm ， 打工， TT，所以，a = . + 立 + % =m/s2。3【试题答案】1、交流，4至6V,线圈，振动片，振针，纸带，接线柱，永磁体。2、计时交流2203、1 0.024、0