1、实验一 研究匀变速直线运动【实验目的】【实验目的】1练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车的运动情况的运动情况2会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速度度3能画出小车运动的能画出小车运动的vt图象，根据图象求加速度图象，根据图象求加速度【实验原理实验原理】一、打点计时器一、打点计时器1作用：计时仪器，每隔作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点打一次点抓纲扣本抓纲扣本落实基础落实基础2工作条件工作条件(1)电磁打点计时器：电磁打点计时器：6 V以下的交流电源以下的交流电源(2)电火花计时器：电火花计时器
2、：220 V的交流电源的交流电源3纸带上各点的意义纸带上各点的意义(1)表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置(2)通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的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运动情况2沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为为x1、x2、x3、x4，若，若xx2x1x3x2x4x3，则说明物体在做匀变速直线运动，且则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2.三、速度、加速度的求解方法三、速度、加速度的求解方法1“平均速度法平均速度法”求速度求速度【实验器材】【实验器材】打点计时器
3、、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源细绳、钩码、刻度尺、电源【实验过程】【实验过程】一、实验步骤一、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，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调节滑轮的高
4、度，使细绳与木板平定在小车的后面调节滑轮的高度，使细绳与木板平行实验装置如图实行实验装置如图实2所示，放手后，看小车能否在木所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行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，把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源后，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带后放开小车，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，取下纸带，换上新纸带，重复三次上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复三次4从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开从几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，在后面便于测量的地方找一个开
5、始点，头比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明明0、1、2、3、4，测量各计数点到，测量各计数点到0点的距离点的距离x，并记录，并记录填入表中填入表中.5利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时利用一段时间内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刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填的瞬时速度，填入上面的表格中入上面的表格中6增减所挂钩码数，再做两次实验增减所挂钩码数，再做两次实验 位置编号位置编号n012345时间时间t/s0 x/m0v/(ms1
6、)二、数据处理及实验结论二、数据处理及实验结论1由实验数据得出由实验数据得出vt图图象象(1)根据表格中的根据表格中的v、t数据，数据，在平面直角坐标系中仔细描点，在平面直角坐标系中仔细描点，如图实如图实3所示，可以看到，所示，可以看到，对于每次实验，描出的几个点都对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上大致落在一条直线上(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落在这条直作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落在这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的
7、直图象，它是一条倾斜的直线线有两条途径进行分析：有两条途径进行分析：(1)直接分析图象的特点得出小直接分析图象的特点得出小车运动的车运动的vt图象是一条倾斜的直线，图象是一条倾斜的直线，如图实如图实4所示，当时间增加相同的所示，当时间增加相同的值值t，速度也会增加相同的值，速度也会增加相同的值v，由，由此得出结论：小车的速度随时间均匀此得出结论：小车的速度随时间均匀变化变化(2)既然小车运动的既然小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，那么图象是一条倾斜的直线，那么v随随t变化的函数关系式为变化的函数关系式为vktb，所以小车的速度随时间均，所以小车的速度随时间均匀变化匀变化2由实验得出的由实验得
8、出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律间变化的规律【注意事项】【注意事项】1交流电源的电压及频率要符合要求交流电源的电压及频率要符合要求2开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器3先接通电源，计时器正常工作后，再放开小车，先接通电源，计时器正常工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源当小车停止运动时及时断开电源4牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无使纸带上打的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从
9、而使误差增大加速度的大小以能在多大差别，从而使误差增大加速度的大小以能在50 cm长长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜5要多测几组，尽量减小误差要多测几组，尽量减小误差.例例1(2012山东理综山东理综)某同学利用图实某同学利用图实5所示所示的实验装置，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离停在桌面上(尚未到达滑轮处尚未到达滑轮处)从纸带上便于测量的点开从纸带上便于测量的点开始，每始，每5个点取个
10、点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图实个计数点，相邻计数点间的距离如图实6所示打点计时器电源的频率为所示打点计时器电源的频率为50 Hz.剖题探法剖题探法突破考点突破考点考点一考点一由纸带分析物体的运动情况并求瞬时速度和加由纸带分析物体的运动情况并求瞬时速度和加速度速度(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和和_之间某时刻开始减速之间某时刻开始减速(2)计数点计数点5对应的速度大小为对应的速度大小为_ m/s，计数点，计数点6对应的速度大小为对应的速度大小为_ m/s.(保留三位有效数字保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大
11、小为物块减速运动过程中加速度的大小为a_ m/s2，若用，若用 来计算物块与桌面间的动摩擦因数来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力为重力加速度加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)答案答案(1)67(2)1.001.20(3)2.00偏大偏大例例2(2011课标全国理综课标全国理综)利用图实利用图实7所示的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靠近底端处，光两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可
12、移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑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至乙所用的时间光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测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，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离量甲、乙之间的距离s，记下相应的，记下相应的t值；所得数据如下表所值；所得数据如下表所示示.考点二考点二实验创新与数据的灵活处理实验创新与数据的灵活处理s(m)0.5000.6000.7000.8
13、000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：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滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值、测量值s和和t四个物理量四个物理量之间所满足的关系式是之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图实根据表中给出的数据，在图实8给出的坐标纸给出的坐标纸上画出上画出 t图线；图线；(3)由所画出的由所画出的 t图线，得出滑块加速
14、度的大小为图线，得出滑块加速度的大小为a_ m/s2(保留保留2位有效数字位有效数字)(2)见解析图见解析图(3)2.0(答案在答案在1.82.2范围内都可范围内都可)思维提升思维提升高考实验题一般源于教材而不拘泥于教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重迁移创材，即所谓情景新而知识旧因此做实验题应注重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问题1(2013安徽安徽“江南十校江南十校”联考联考)在测定匀变速直线在测定匀变速直线运动加速度的实验中，选定一条纸带如图实运动加速度的实验中，选定
15、一条纸带如图实9所示，已所示，已知交变电流的频率知交变电流的频率f50 Hz.从从0点开始，每点开始，每5个点取一个计个点取一个计数点，其中数点，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：都为计数点，测得：x11.85 cm，x23.04 cm，x34.25 cm，x45.48 cm，x56.68 cm，x67.90 cm.达标训练达标训练技能过关技能过关(1)在计时器打出计数点在计时器打出计数点4时，小车的速度时，小车的速度v4_ cm/s(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)(2)加速度加速度a_ m/s2(结果保留结果保留3位有效数字位有效数字)答案答案(1)60.8(2)1
16、.212(2013朝阳期末朝阳期末)在在“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小，记录小车运动的纸带如图实车运动的纸带如图实10所示，在纸带上选择所示，在纸带上选择6个计数点个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到出，各点到A点的距离依次是点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.则：则：(1)根据学过的知识可以求出小车在根据学过的知识可以求出小车在B点的速度点的速度vB_ m/s，C
17、E间的平均速度为间的平均速度为_ m/s.(2)以打以打B点时为计时起点，建立点时为计时起点，建立vt坐标系如图实坐标系如图实11所示请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图所示请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线线(3)根据图线可得小车运动的加速度为根据图线可得小车运动的加速度为_ m/s2.答案答案(1)0.250.45(2)见解析图见解析图(3)1.03某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率体的加速度，电源频率f50 Hz.在纸带上打出的点中，选在纸带上打出的点中，选出零点，每隔出零点，每隔4个点取个点取1个计数点因
18、保存不当，纸带被污个计数点因保存不当，纸带被污染，如图实染，如图实12所示，所示，A、B、C、D是依次排列的是依次排列的4个计个计数点，仅能读出其中数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：个计数点到零点的距离：xA16.6 mm、xB126.5 mm、xD624.5 mm.若无法再做实验，可由以上信息推知：若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为相邻两计数点的时间间隔为_ s；(2)打打C点时物体的速度大小为点时物体的速度大小为_m/s(取两位有取两位有效数字效数字)；(3)物体的加速度大小为物体的加速度大小为_(用用xA、xB、xD和和f表表示示)解析解析(1)打点
19、计时器打出的纸带每隔打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T0.025 s0.1 s.(2)根据根据BD间的平均速度等于间的平均速度等于C点的速度得：点的速度得：4(2011广东理综广东理综)图实图实13是是“研究匀变速直线研究匀变速直线运动运动”实验中获得的一条纸带，实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和和E为纸为纸带上六个计数点加速度大小用带上六个计数点加速度大小用a表示表示(1)OD间的距离为间的距离为_ cm.(2)图实图实14是根据实验数据绘出的是根据实验数据绘出的xt2图线图线(x为各为各计数点至同
20、一起点的距离计数点至同一起点的距离)，斜率表示，斜率表示_，其大小为，其大小为_ m/s2(保留三位有效数字保留三位有效数字)答案答案(1)1.181.22(2)加速度的一半加速度的一半0.4580.4645(2012宿城一中模拟宿城一中模拟)做匀变速直线运动的小车，做匀变速直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带如图个点剪下一段纸带如图实实15所示，每一小段纸带的一端与所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与轴相重合，两边与y轴平行，将
21、纸带贴在坐标系中轴平行，将纸带贴在坐标系中(1)仔细研究坐标图，找出小车在相邻时间内位移存在仔细研究坐标图，找出小车在相邻时间内位移存在的关系的关系(2)请画出该小车的请画出该小车的vt图象图象(3)根据图象求其加速度大小根据图象求其加速度大小解析解析(1)由题图中所标纸带每段位移的大小可知，在由题图中所标纸带每段位移的大小可知，在相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为y8 mm.(2)由题图中的由题图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时间间隔等的时间间隔T0.1 s，每段纸带最上端中点对应，每段纸带最上端中点对应v轴上的轴上的速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vn ；因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到vt图象，如图象，如图所示图所示(3)利用图象求斜率或用利用图象求斜率或用y=aT2均可以求得小车的加速均可以求得小车的加速度度a=0.8 m/s2.答案答案(1)相邻相等的时间内的位移差相等相邻相等的时间内的位移差相等(2)见解析图见解析图(3)0.8 m/s2
