第一章 研究匀变速直线运动实验一

1、实验一研究匀变速直线运动考纲解读 1.了解打点计时器的构造，会使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度基本实验要求1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、电源、复写纸片2实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，

2、取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析规律方法总结1数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等(2)处理的方法分析物体的运动性质测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质利用逐差法求解平均加速度a1，a2，a3a利用平均速度求瞬时速度：vn利用速度时间图象求加速度3.注意事项(1)平行：纸带、细绳要和木板平行(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞(4)减小误差：小车的加

3、速度宜适当大些，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a作出速度时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度2依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法(1)s1、s2、s3sn是相邻两计数点间的距离(2)s是两个连续相等的时间里的位移差：s1s2s1，s2s3s2.(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T0.02n(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)(4)saT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以s必然是个恒量这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连

4、续相等的时间里的位移之差就一定相等.考点一实验步骤和数据处理例1在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有_A拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在平板上，并接好电源C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码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_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：_.解析A中应先接通电源再放开纸带，D中先断开电源，使计时器停止工作，再取下纸带；遗漏步骤G：换上新纸

5、带重复实验三次答案ADG换上新纸带重复实验三次BEFCADG考点二纸带数据的处理例2如图1是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带图1(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上相邻两点的时间间隔为_(2)A、B、C、D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s_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字)解析(1)打点计时器频率为50 Hz，周期T0.02 s，故打相邻两点的时间间隔为0.02 s；(2)两相邻计数点间的时间间隔为T0.02×5 s0.1 s，由题图读出s7.0 mm0.70 cm(注意估读)C点对应速度vC

6、cm/s0.100 m/s.答案(1)0.02 s(2)0.70 cm0.100 m/s考点三应用纸带分析物体运动特点例3(2012·山东理综·21(1)某同学利用如图2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3所示打点计时器电源的频率为50 Hz.图2图3通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速计数点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

7、速运动过程中加速度的大小为a_m/s2.解析(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差x2.00 cm，在6、7计数点间的位移比5、6计数点间的位移增加了(12.2811.01) cm1.27 cm<2.00 cm，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间计数点5对应的速度大小为v5 m/s1.00 m/s.计数点4对应的速度大小为v4 m/s0.80 m/s.根据v5，得计数点6对应的速度大小为：v62v5v4(2×1.000.80) m/s1.20 m/s.物块在计数点7到11之间做减速运动，根据xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2答案67

8、(或76)1.001.202.00例4光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图4甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×102 s和4.0×103 s用精度为0.05 mm的游

9、标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示图4(1)滑块的宽度d_ cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1_ m/s，滑块通过光电门2时的速度v2_ m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一些答案(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块解析(1)d10 mm0.05 mm×210.10 mm1.010 cm.(2)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接

10、近于真实值，可将滑块的宽度减小一些创新实验设计思路高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，即所谓情景新而知识旧，因此做实验题应注意迁移创新能力的培养，用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题针对本实验还可以对实验原理做如下创新物块带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不真正做匀加速直线运动，若采用如图5所示装置则可避免将包有白纸的总质量为m的圆柱金属棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之匀速转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱金属棒的图5线后，圆柱金属棒竖直方向自由落下，毛笔就在圆柱金属棒面的纸上画出记号，得到对应的纸带，如图6所示图6测出在同一条

11、竖直线上各相邻的两条画线之间的间隔s1、s2、s3，利用逐差法saT2，根据电动机转动的周期T，即可求出金属棒下落的加速度a.1在“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7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，下列表述正确的是()图7A实验时应先放开纸带再接通电源B(s6s1)等于(s2s1)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 s答案C解析在做“研究匀变速直线运动”的实验时应先接通电源再放开纸带，A错误；根据相等的时间间隔内通过的位移差smsn(mn)aT2，可知(s6s1)等于

12、(s2s1)的5倍，B错误；根据B点为A与C点的中间时刻点，有vB，C正确；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出，所以两相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，D错误2一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图8所示由于底片保管不当，其中位置4处被污损若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1 s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为_m/s2.位置4对应的速度为_m/s，能求出4的具体位置吗？_(填“能”或“不能”)求解方法是：_(不要求计算，但要说明过程)图8答案3.0×102(2

13、.8×1023.1×102均可)9×102能利用(s6s4)(s4s2)4aT2可以求出位置4的具体位置(其他方法合理均可)解析从图中读出5、6之间的距离为37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2、3之间的距离为6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有s56s233aT2，求出a3.0×102 m/s2；位置4对应的速度为v4×102 m/s9×102 m/s；欲求4的具体位置，可以采用逐差法利用(s6s4)(s4s2)4aT2求解3(2011·广东·34(1)改编)图9是“研究匀变速直线运动”实验

14、中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示图9OD间的距离为_ cm.图10是根据实验数据绘出的st2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示_，a_ m/s2(结果保留三位有效数字)图10答案1.20加速度的一半0.933解析1 cm1 mm×2.01.20 cm.斜率表示加速度的一半，a m/s20.466 7 m/s2，所以加速度大小a0.933 m/s2.4在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：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、弹簧测力计其中在本实验中不

15、需要的器材是_(2)如图11所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T0.02 s，其中s17.05 cm、s27.68 cm、s38.33 cm、s48.95 cm、s59.61 cm、s610.26 cm.图11下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.位置BCDEF速度/(m·s1)0.7370.8010.994(3)以A点为计时起点，在图12所示坐标系中画出小车的速度时间关系图线图12(4)根据你画出的小车的速度时间关系图线计

16、算出的小车的加速度a_ m/s2.答案(1)弹簧测力计(2)0.8640.928(3)见解析图(4)(0.64±0.01)解析(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vD0.864 m/s同理可得vE0.928 m/s.(3)小车的速度时间关系图线如图所示(4)在vt图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则a(0.64±0.01) m/s2.5(2011·课标·23)利用图13所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上

17、靠近底端处，光电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲滑至乙所用的时间t.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，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示.图13s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m·s1)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a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt

18、、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图14给出的坐标纸上画出t图线；图14(3)由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a_m/s2(保留2位有效数字)答案(1)svttat2或vtat(2)见解析图(3)2.0解析可认为滑块从乙到甲做匀减速直线运动，根据运动学公式有svttat2，得vtat，根据所给数据描点并连线如图所示，图线的斜率为a，根据图象得a1.0，则a2.0 m/s2(1.8 m/s22.2 m/s2都算对)(注意保留2位有效数字)6在暗室中用图15所示装置做“测定重力加速度”的实验图15实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪具体实验步骤如下：在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴的落下用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐