第五课时实验：研究匀变速直线运动4/4考点剖析【实验目的】1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。【实验原理】1．打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此，纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如以下图，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，假设△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即假设连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，那么与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。3．由纸带求物体运动加速度的方法（1）用“逐差法”求加速度：根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），求出、、，再算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度。（2）用v-t图法：先根据，求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。重点突破知识点一测定匀变速直线运动的加速度1．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，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，如以下图。2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上适宜的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，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，重复实验三次。4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。【应用1】（盐城市08届高三六所名校联考）某同学用如以下图装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图所示。4/4\n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)：方法A：由……，取平均值g=8.667m/s2;方法B：由取平均值g=8.673m/s2。（1）从实验装置看,该同学所用交流电的电压为______伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是______________________。（2）从数据处理方法看，在S1、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。（3）本实验误差的主要来源有：______________________________________（试举出两条）。导示:（1）从实验装置看,交流电的电压为_220伏特，操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是：_先接通电源后释放纸带。(2)从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有_S1、S6;方法B中有S1、S2、S3、S4、S5、S6。因此，选择方法_B（A或B）更合理，这样可以减少实验的_偶然(系统或偶然)误差。(3)本实验误差的主要来源有：重物下落过程中受到阻力；S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量；交流电频率波动；数据处理方法等。1．纸带打完后及时断开电源；2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜；3．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个；4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。知识点二数据的记录与处理【应用2】（启东08届高三调研测试）在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如以下图，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小．ABCDEF（1）请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在右图上)，并指出哪个轴相当于v轴？答：；（2）从第一个计数点开场计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：；（3）假设测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，那么可求出加速度的大小为m/s2．导示:（1）v－t图线如以下图；y轴相当于v轴（2）b（3）2.0知识点二拓展与延伸4/4\n【应用3】（07年苏锡常镇四市二模。12）如图（甲）所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断悬挂圆柱棒的线后，在圆柱棒竖直下落的过程中，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图（乙）所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、41.0mm、56.0mm、71.0mm、86.0mm、101.0mm，已知电动机铭牌上标有“1500r／min”字样，由此研究圆柱棒的运动情况。（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝s，图（乙）中的圆柱棒的（选填“左”或“右”）端是悬挂端．（2）根据图（乙）所给的数据，计算毛笔画下记号C时圆柱棒下落的速度Vc=m/s,圆柱棒竖直下落的加速度a＝m/s2.导示：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔应该等于电动机转动一周的时间即T＝0.04s；重物下落速度越来越大，故相邻的两条线之间的间隔也越大，故圆柱棒左端是悬挂端；（2）根据纸带上的数据计算可得毛笔画下记号C时圆柱棒下落的速度Vc=1.2m/s；圆柱棒竖直下落的加速度a＝9.4m/s2成功体验1．一个质点正在做匀加速直线运动，现用固定的照相机对该质点进展闪光照相，闪光时间间隔为1s。分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8m，由此可求得（）A．第1次闪光时质点的速度B．质点运动的加速度C．第2次闪光到第3次闪光时间内质点的位移D．质点运动的初速度2．（2022年高考天津理综卷．22）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50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。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14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，那么打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____________cm。（保存三位有效数字）cm06789105432111123．（如皋市08届高三一轮复习测试卷）2022年10月24日，中国用长征运载火箭成功的发射了“嫦娥一号”卫星．右图是某监测系统每隔2.5s拍摄的，是关于起始匀加速阶段火箭的一组照片．已知火箭的长度为40m，用刻度尺测量照片上的长度，结果如以下图．火箭的加速度a=______m/s2，火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小υ=_______m/s．4．（广东东莞中学07届高三模拟试题。11）某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D……等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……，如以下图甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的.在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是打A纸带时，物体的加速度大小是m/s24/4\n答案：1．ABC2．0.986，2.58，5.99；3．8、424．丙、3.33m/s24/4
