研究匀变速直线运动》实验

1、研究匀变速直线运动一、实验目的.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.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度.二、实验原理.打点计时器(1)作用：计时仪器，每隔打一次点.(2)工作条件：电磁打点计时器：6V以下交流电源电火花计时器：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间隔，可以判断物体的运动情况.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设xi、x2、x3、x4为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如x=x2-x 1 =x3-x 2=x4-x 3=常数，即连续相等的时间间隔内的

2、位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动.由纸带求物体运动速度的方法Vn=(X n+Xn+1)/2T根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度.由纸带求物体运动加速度的方法(1)利用 x=aT2(2)利用 Xm-Xn=(m-n)aT2(3)利用“逐差法”求加速度.“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据， 以减小偶然误差.设T为相邻两计数点之间的时间间隔，则 ：ai=(x 4-x i)/3T 2 ,a 2=(x 5-x 2)/ 3T 2,a 3=(x 6-x 3)/ 3T 2加速度的平均值为：a=(a i+a2+a3)/3(4) 用v-t图象求

3、加速度：求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出v-t图象，图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度.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、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸.四、实验步骤.把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器连接在电源上。.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的复 写纸下，并把它的一端固定在小车的后面。盛黑於曲翼、打蕊籍战器.把小车停止靠近打点计时器处，接通电源等打点计时 器计时稳定后，放开小车。.换上新纸带，重复实验 3

4、次五、注意事项.使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时 器稳定工作后，再释放纸带.释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置.使用电火花计时器时应注意把两条白纸带正确穿好墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面.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 带上打的点过于密集.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，弄清楚所选的时间间隔 T.测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.本实验参与计算的量有 x和因

5、此误差来源于 x和由于相邻两计数点之间的距离x测量有误差而使a的测量结果产生误差.由于电源的频率不稳定而使 T不稳定产生误差.试题精选1.“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（1C ）A.实验时应先放开纸带再接通电源B. （s 6一 Si）等于（s 2一 Si）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s.在一次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电电源的实际频率已超过50 Hz,那么他计算出来的平均速度值与真实值相比是

6、（2B ）A.偏大B.偏小C.相等D.不能确定.如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=,其中 S=7.05cm、S2=7.68cm、S=8.33cm、8=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm,则A点处瞬时速度的大小是 m/s,小车运动的加速度计算表达式为 ,加速度的大小是 m/s2 （计算结果保留两位有效数字）.时速度等于一段时【解析】某时刻的瞬 间内的平均速度：s3 s4Va -2T8.33 8.952 0.10102m/s 0.86m/s （考虑两位有效数字）用逐差法来计算加速度

7、：a(s4 s5 s6) (si s2 sp9T2答案,a S4 S5 S6 S3 S2 S1 , 9T2.某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图1-5-15所示.他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A第六个点下标明 B,第十一个点下标明 C,第十六个点下标明 D,第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm , CD长为11.15 cm , DE长为13.73 cm ,则打C点时小车的瞬时速度大小为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2, AB的距离应为 c

8、m.（保留三位有效数字）【解析】 某时刻的瞬时速度等于一段时间内的平均速度:小车的加速度：a(CD DE) AC 13.73 11.15 14.566T24 0.10210 2m/s2 2.58m/s2由于vcBC CD2T所以BC2T vc CDc2 0.10 0.986m0.1115m 0.0857 m故AB4【答案】AC BC 5.99cm5.如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过 B点后进入水平面（设经过 B点前后速度大小不变），最后停在C点.每隔秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据. 求：斜面的倾角；物体与水平面之间的动摩擦因数；(重力加速度 g

9、=10 m/s 2),t (s)1214v ( m/s)（3）t = S【解析】时的瞬时速度V.由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为a1V _. 2 5 m/s mg sin = ma 可得：=30, t由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为V2a2 2 m/smg= ma 可得：=,由 2+ 5t = +2 （- t）,解得 t = s即物体在斜面上下滑的时间为s则：t = s时物体在水平面上，其速度为v=+a2t = 2.3 m/s5【答案】（D= 30;=；（3） 2.3 m/s6.某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动.实验步骤如下：a.安装好

10、实验器材.b.接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次.选出一条点迹比较清晰 的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图1中0、1、26点所示.c.测量1、2、36计数点到0计数点的距离，分别记作: d.通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀速直线运动.S、S、&e.分别计算出 S、S2、S3S6与对应时间的比值Si S2S3S6、 t1t2t3t6f.以S为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，S6结合上述实验步骤，请你完成下列任务：实验中，除打点及时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中

11、，必须使用的有 和.（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.刻度尺 D .秒表 E .天平 F .重锤将最小刻度为 1 mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图 2所示，则 S2=cm , &= cm .图2该同学在图3中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请你在该S图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并回出 t图.t根据 t图线判断，在打 0计数点时，小车的速度Vc =tm/s;它在斜面上运动的加速度a=m/s2.6【解析】打点计时器使用的电源为交流电源，利用刻度尺测量各点之间的距离.由刻度尺的最小刻度为mm故要估读到 0.

12、1mm,即要读到0.01cm 位.一 .313 20因为 v2 37.5 cm/s, v5 66 cm/s,描出对0.080.2应的两点，再连线即可得 S/t-t图线.由图线在纵轴上的截距可求得初速度，图线的斜率则表示加速度.6【答案】A, C;（）, （）;图略；（）, （）.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 以测定重力加速度.（1）所需器材有打点计时器（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（填字母代号）中的器材.A.直流电源、天平及祛码.直流电源、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(2

13、)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，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v-1图象外，还可作 图象，其纵轴表示的是 ,横轴表示的是 7【解析】本题考查了利用验证机械能守恒定律的实验装置测定重力加速度，意在考查考生的知识 迁移能力和利用图象处理实验数据的能力.(1)本实验不需要测量重物的质量，直接通过处理纸带，利用匀变速直线运动的规律即可求得，缺少 低压交流电源和刻度尺，故D正确；(2)由匀变速直线运动的规律 2gh = v2可得：t=gh,当纵轴表示 上，横轴表示重物下落高度22h时，则图象的斜率即为重力加速度.7【答案】(1)D (2) - -h,速度平方的二分

14、之一，重物下落高度h28.某同学用如下图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为 50 Hz,在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每隔 2个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图所示. 该同学用两种方法处理数据 (T为相邻两计数点的时间间隔 )：从数据处理方法看，在si、s2、s3、s4、s5、s6中，对实验结果起作用的：方法 A中有;方法B中有.因此，选择方法 (A或B)更合理，这样可以减少实验的 (系 统或偶然)误差.本实验误差的主要来源有 (试举出两条). 8【解析】物体只在重力的作用下做匀加速直线运动，通过对纸带数据的处理，可以求出当地的重力 加速度数值，本题主要考查在处

15、理数据的两种方法中哪种误差较小，是属于误差分析类问题 所以方法B中，Si、S2、S3、S4、S5、S6均起作用，因此选择方法 B更合理，更易减小偶然误差. 本实验中误差来源较多，例如：阻力、交流电频率不稳定，长度测量不准确、数据处理方法等.8【答案】Si、S6 ； Si、S2、S3、S4、S5、S6 B偶然 阻力、交流电频率不稳定等 .在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用 电源的频率为50Hz,图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的

16、距离如图所示(单位：cm)。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小V4=m/s,小车的加速度大小 a =m/s2。(9: 0. 41 ; 0. 75.).光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图 1 412(a)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.图 (b)中MNM水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上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

17、器显示的挡光时间 分别为x 102s和x103 s.用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d,其示数如图(c)所示.图 1 412(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.解析：(1) d= 10 mm+ 0.05 mm x 2 =10.10 mm= 1.010 cm.d 1.0 10 10(2) v1= fT = 2-t11.0 10d 1.0

18、10 10 102m/s = 1.0 m/s4.0 10 32m/s =2.5 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近于真实值,可将滑块的宽度减小一些.答案：(1)(2)(3)平均速度 滑块带上每11.某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为s ,依打点先后编为4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图1414所示.请根据给出的 A0、1、2、3、D四段纸带回答:(填字母)(2)图 1 414C、D三段纸带中的 m/s2.从纸带A上撕下的那段应该是 B、 打A纸带时，物体的加速度大小是解析：因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打A纸带时，加速度32一 m/sAx X2-X1(36.0 30.0) 100.12a7=0.6 m/s 2.又小车运动的加速度:X5 - X2则4、5两点间隔为：X5= X2+ 3af = x 10 3m+3x x 0.1=54 x 10 3 m所以从纸带A上撕下的那段应是 C.答案：(1)C(2)12、图是用纸带拖动小车用打点计时器测定匀变速运动的加速度打出的一条纸带 我们在纸带上每隔四个点(或每五个点)所选的记数点试求：(1)打点计时器打下 B、C、D各点时小