第四课时实验4：研究匀变速直线运动

1、第四课时实验第四课时实验4：研究匀：研究匀变速直线运动变速直线运动 1练习使用打点计时器，学会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直线运动的方法(saT 2) 3测定匀变速直线运动的加速度 1打点计时器 (1)作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点 (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间隔，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利用纸带判断物体运动状态的方法 设相邻点之间的位移为s1、s2、s3 (1)若s2s1s3s2snsn10，则物体做匀速直线运动 (2)若s2s1s3s2snsn

2、10，则物体做匀变速直线运动 (3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出vt图，直线的斜率即加速度 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 1把一端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，并把它的一端固定在小车的后面实验装置见下图，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，打点计时器就在纸

3、带上打下一系列的点，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，如下图正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中位置编号0123456时间t/s00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6相邻两计数点间的距离x/m计数点的速度v/(m/s) 5.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时速度 6增减所拴的钩码数，再做两次实验 7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

4、坐标系中描点 (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 (3)由vt图象求出小车的加速度(或利用逐差法求小车的加速度) 1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 2先接通电源，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 3要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s. 4小车另一端挂的钩码个数要适当，避免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 5选择一条理想的纸带，是指纸带上的

5、点迹清晰适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T. 6测s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 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，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏可编上序号G、H)_ 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，下面吊着适当重的钩码 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 将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上 _ _

6、 【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G，换上新纸带重复实验三次 合理顺序：BEFCADG. 某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如下图所示，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，该同学选取了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm. (1)小车做什么运动？ (2)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？ (3)计算小车的加速度多大？ 【解析】(1)因为相邻的位移差 sBCABCDBCDECDEFDE常数，所以小车做匀加速运动 (2)由图可知，相邻计数点的时间间隔T20.02 s0.04 s 由求

7、瞬时速度的方法可得： (3)画vt图象，如下图，描点、拟合得到直线，由图象可得a2.0 m/s2. 判断一个物体是否做匀变速运动的常见方法有：xaT 2和vaT的方法 某同学在探究“小车速度随时间变化规律”的实验时，设计的实验方案中选用了打点计时器，利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动实验后，该同学选择了一条较为理想的纸带，测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示. (1)分析表中数据，在误差允许的范围内，小车做_运动位置编号012345时间：t/s00.10.20.30.40.5速度：v/ms10.42 0.67 0.92 1.16 1.42 1.76 (2)由

8、于此次实验的原始纸带没有保存，另一同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估计算方法如下：x(0.420.10.670.10.920.11.160.11.420.1)m，那么，该同学得到的位移_(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移为了使估算的位移尽可能接近真实值，你认为采取什么方法更合适？(不必算出具体数据) _. 【解析】(1)由表中数据可见，每经过0.1 s，速度大约增加0.25 m/s，在误差允许的范围内，小车做匀加速直线运动 (2)小于可以先计算相邻两位置之间的平均速度，再得到位移；或作出小车运动的vt图象，利用速度图象下的面积求得小车的位移因为小车是不断加速的，而该同学把第一

9、个0.1 s内的运动看成是以最小速度做匀速运动，同样，其他时间段内也是这样运算的，这样算出的位移比实际位移小可以把时间分割的再细小一些，也可以利用平均速度来求位移，也可以用vt图象的面积求位移 1如图所示，为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知() A在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大 B在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小 C纸带甲的加速度比乙的大 D纸带甲的加速度比乙的小 【解析】在打下计数点“0”至“5”的过程中，两纸带所用时间相同，但甲纸带位移小于乙纸带位移，故 ，选项A错，B对；相邻计数点间所用时间相等，但乙的速度变化得更快，故a

10、甲a乙，选项C错，D对 【答案】BD 2“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50 Hz)，得到如下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 () A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 【解析】中间时刻瞬时速度等于全程的平均速度，所以vB ，所以C正确，s6s15(s2s1)，所以B错误，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，D错误，按照实验要求应该先开通电源再放开纸带，所以A错误 【答案】C 3一小球在桌面上做匀

11、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，得到的照片如下图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？_.求解方法是：_(不要求计算，但要说明过程) 【解析】从图中读出5、6之间的距离为37.5 cm24.0 cm13.5 cm,3、2之间的距离为6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有x56x323aT2，求出a3.0102 m/s2；位置4对应的速度为v4 102 m/s

12、9102 m/s；欲求4的具体位置，可以采用逐差法利用(x6x4)(x4x2)4aT2求解 【答案】3.0102(2.81023.1102均可)9102能利用(x6x4)(x4x2)4aT2可以求出x4的 具体位置(其他方法合理均可) 4某同学让重锤做自由落体运动，利用打点计时器打出的纸带来测量当地的重力加速度该同学在实验中得到6条纸带，如下图所示为其中一条，在纸带上取6个计数点，两个相邻计数点间的时间间隔为T0.02 s其中1、2、3点相邻，4、5、6点相邻，在3点和4点之间还有若干个点s1是1、3两点的距离，s3是4、6两点的距离，s2是2、5两点的距离 (1)测s1、s2、s3后，点2速度的表达式v2_. (2)该同学测得的数据是s14.00 cm，s219.30 cm，s38.72 cm，根据数据求出重力加速度g_m/s2(保留三位有效数字) (3)测量值小于当地的重力加速度真实值的原因是_【答案】【答案】(1)s1/2T(2)9.72(3)阻力作用阻力作用 5在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如下图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0