研究匀变速直线运动经典实验题

提高一分改变一生第1页共7页实验：研究匀变速直线运动1.实验目的[来源:学科网](1)练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况.(2)测出匀变速直线运动的加速度.2.实验原理(1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是V，电火花打点计时器的工作电压是V.当电源频率是50Hz时，它每隔s打一次点.(2)若纸带上相邻点间的位移差xn＋1－xn＝，则物体做匀速直线运动.若xn＋1－xn＝，则物体做匀变速直线运动.(3)根据纸带求加速度的方法：用“逐差法”求加速度.设相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点间的时间间隔)求出a1＝a2＝a3＝再算出a1、a2、a3的平均值，就是物体运动的加速度.(4)用v-t图象法，先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度vn＝Txxnn21，求出打第n个点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图象，图线的斜率即为物体运动的加速度：a＝tv.3.实验器材电火花打点计时器(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.4.实验步骤(1)安装实验装置(如图所示).(2)接通电源，释放小车，重复打纸带三条.(3)挑选纸带，确定计数点，测相邻间距.(4)用逐差法求加速度.5.注意事项[来源:学#科#网Z#X#X#K](1)计时器打出的点不清晰，可能是或.提高一分改变一生第2页共7页(2)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些.(3)计时器打点时，应先，待打点稳定后，再.(4)拉动纸带前，应使拉动端停靠在的位置.(5)小车的加速度应适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜.三、研究匀变速直线运动的其他方法[来源:学§科§网Z§X§X§K]研究匀变速直线运动，除了运用纸带数据分析法之外，我们还可以通过频闪照相法、滴水法等进行分析研究.典例精析1.实验操作步骤及注意事项【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上.A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C.换上新的纸带，再重做两次D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G.断开电源，取出纸带【拓展1】在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是()A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D.适当增加挂在细绳下钩码的个数【例2】两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，提高一分改变一生第3页共7页如图所示.连续两次曝光的时间间隔是相等的.由图可知()A.在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B.在时刻t3两木块速度相同C.在时刻t3以及时刻t4之间某瞬时两木块速度相同D.在时刻t4以及时刻t5之间某瞬时两木块速度相同【例3】某同学用右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，如下图中0、1、2、…、6点所示.c.测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离，分别记为s1、s2、s3、…、s6.d.通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀变速直线运动.e.分别计算出s1、s2、s3、…、s6与对应时间的比值66332211tstststs、、、、.f.以ts为纵坐标、t为横坐标，标出ts与对应时间t的坐标点，画出ts-t图象.[来源:学科网ZXXK]结合上述实验步骤，请你完成下列任务：①实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有和(填选项代号).A.电压合适的50Hz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②将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻度线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图所示，则s2＝cm，s5＝cm.提高一分改变一生第4页共7页③该同学在下图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出ts-t图象.④根据ts-t图象判断，在打0计数点时，小车的速度v0＝m/s；它在斜面上运动的加速度a＝m/s2.【例4】在研究匀变速直线运动实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表格所示.计数点序号123456计数点对应时刻(s)0.10.20.30.4[来源:学科网]0.50.6通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0为了算出速度，合理的方法是()A.根据任意两计数点的速度公式a＝Δv/Δt算出加速度B.根据实验数据，画出v-t图象，量出其倾角，由公式a＝tanα算出加速度C.根据实验数据，画出v-t图象，由图线上任意两点所对应的速度，用公式a＝Δv/Δt算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度提高一分改变一生第5页共7页ABCDE研究匀变速直线运动实验题1.打点计时器电源频率为50Hz，（每个计数点间有四个点没有画出）。，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，①打C点时小车的瞬时速度大小为______m/s，②小车运动的加速大小为________m/s2，③AB的距离应为_______cm。（保留三位有效数字）2.相邻计数点间的时间间隔为0.1s。①打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为m/s，②小车的加速度为m/s2（结果均保留两位有效数字）。3.打点计时器电源频率为20Hz，每两个相邻的计数点之间还有四个点没标出，计算出打下点4时小车的瞬时速度为________，求出小车的加速度为________．(要求计算结果保留三位有效数字)4.①已知打点计时器电源频率为20Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________。②ABCD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)。24.1mm52.2mm84.0mm119.8mmABCDE提高一分改变一生第6页共7页5．（每相邻两个计数点间还有3个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点计时器接的是30Hz的交变电流．如图（下述第（1）、（2）、（3）小题结果均保留两位有效数字）（1）由以上数据计算打点计时器在打C点时，物体的即时速度vC是______m/s；（2）计算该物体的加速度a为________m/s2；（3）纸带上的A点所对应的物体的即时速度vA=______m/s；（4）如果当时电网中交变电流的频率是f=50Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______（填“大”或“小”）．6．（每两点间还有4个点没有画出来），图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为f。如果用S1、S2、S3、S4、S5、S6来表示各相邻两个计数点间的距离由这些已知数据计算：加速度的表达式为a=__________________。若f=50Hz,其大小为a=_____m/s2OABCDEF5.007.109.1010.8112.7015.10单位：cmCMCcm提高一分改变一生第7页共7页D点瞬时速度v=_________m/s。（答案均要求保留3位有效数字）7.（1）已知交流电的频率为30Hz，则小车运动的加速度大小是______m/s2，小车做__________（填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）.（保留3位有效数字）8．50Hz的打点计时器，是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出（1）该物体的加速度为m/s2，（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为cm，（3）打第3个点时该物体的速度为m/s。9．电源频率f＝50Hz.每隔4个点取1个计数点，到零点距离分别SA＝16.6mm，SB＝126.5mm，SD＝624.5mm.(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为____________(用SA、SB、SD和f表示)．图-2