人教版同步复习第二章匀变速直线运动的研究第4节实验研究匀变速直线运动的特点(学案)含答案

1、第5节实验：研究匀变速直线运动的特点(学案)【知识梳理】一、实验目的1 .练习正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点研究物体的运动情况。2 .掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。3 .会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度。4 .能利用打点的纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的v t图象，并根据图象求加速度。二、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器 卜一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺。(若为电磁打点计时器还需导线、电源、复写纸片)三、实验原理1 .打点计时器电磁打点计时器电火花计时器(1)作用：计时仪器，接频率为50Hz的交变电流，每隔 0.02 s

2、打一次点。电磁打点计时器：4 V6 V交流电源(2)工作条件 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之间的距离，可以判断物体的运动情况。可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。2 .利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为Xi, X2, X3, X4,，Xn,若Ax= X2X1 = X3 X2 = X4x3=Xn Xn-1 ,则说明物体做匀变速直线运动，且AX= aT2°3 .瞬时速度的求解方法用 平均速度法”求瞬时速度：做匀变速直线运动的物体某段时间内的平均

3、速度等于中间时刻的瞬时速度。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vn =(Xn+ Xn+ 1)o2T4 .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X6-X3=X5-X2 = X4-X1 =3aT2,即a1 = X42X1, 22=空2, 23 =崎笋，然后取平均值，即 万=a1 + *a3,将为、a2、a3带入后， 3 I3 I3 I3可得a(X4X5X6)(j1X2X3),这样可使所给数据全部得到利用，以提高测量的准确性。(3T)j刈；必号网.羽.于专/V )(3)图象法”求加速度，即由 平均速度法,求出多个点的速度，

4、画出v-t图象，图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。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，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它 的一端固定在小车的后面.实验装置如图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。”读噌叉隔 韬、&2 .测量与记录(1)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

5、一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定第 一个计数点0,为了计算方便和减小误差，通常每5个点取一个计数点，这样相邻两点间时间间隔T=0.1So正确使用毫米刻度尺测量其余计数点到。点的距离，并填入设计的表格中。计数点编号012345t/sX/mv/(m s-1)(3)利用平均速度法"5="狞，求得各计数点的瞬时速度。3 .数据处理及实验结论(1)由实验数据作出v-t图象。根据表格中的V、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示可以看 到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上.根据所描的点作一条直线，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

6、，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的V-t图象。(2)由实验得出的vt图象进一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vt图象是一条倾斜的直线如图所示，当时间增加相同的值 At时，速度也会增加相同的值Av,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vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为 v= kt+b,显然v与t成 线性关系”，小车的速度随时间均匀变化。 五、注意事项1 .电源：要使用交流电源，且电压及频率要符合要求。2 .检查：实验前要检查打点计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节

7、或更换。3 .靠近：开始释放小车时，应使小车在靠近打点计时器 的位置。4 .先后：先 接通电源，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源。5 .时间：要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，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= 0.02 >5 s= 0.1 s。6 .钩码：细绳另一端挂的钩码个数要适当，避免因速度过大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 .纸带：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。8 .平行：细绳和细线都要和长木板壬在。9 .作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免

8、所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔 细描点连线，不能连成折线，应作一条丑篁曲线，让尽量多的点落到这条曲线上，落不到曲线上的点应担匀分布在曲线的两侧。10 .测量x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差。六、误差分析11 纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起误差。所以安装纸带时，纸带、细绳要与长木板平行，同 时选择符合要求的交流电源。12 测量纸带引起误差。为减小误差应舍弃点迹密集部分，适当选取计数点，测量计数点间距离时，要 测量各计数点到第一个计数点0之间的距离，以减小偶然误差。13 用作图法作出的V t图象不是一条直线。因此在坐标纸上描点时，纵、横

9、轴要选取合适的单位（避 免所描点过密或过疏，而导致误差过大），仔细描点连线，不能连成折线，应作一条平滑曲线，让尽量多 的点落到这条曲线上，落不到曲线上的点应均匀分布在曲线的两侧。【典型例题】1、在做讲究匀变速直线运动”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，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。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

10、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,往后第六个点作为计数点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。x4 xix5x2x6 x3“ai + a2+a341G.根据公式ai=3T2、a2=3T2、a3=3T2及2=3 求出a。【答案】ABCDFG2、某同学用如图2甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。实验步骤如下：A.安装好实验器材；B.让小车拖着纸带运动，

11、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，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C.测出 xi、x2、x3、。结合上述实验步骤，请你继续完成下列问题：（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸卜小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下列的仪器和器材中，必须使用的有 。（填选项代号）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H.滑动变阻器(2)如果小车做匀加速直线运动，所得纸带如图乙所示，则XI、X2、X3的关系是 ,已知打点计时器打点的时间间隔是

12、 T,则打c点时小车的速度大小是 。【答案】AD;X2X3X3 X2 X2 Xi Vc 10T3、如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需(填字(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 ;纸带运动的加速度是 (计算结果保留三位有效数字)。【答案】(1) 0.02s (2) 0.700cm 0.100m/s 0.200m/s 2 4、如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测量重力加速度