高一物理匀变速直线运动实验题专项训练.doc

匀变速直线运动实验题专项
1、打点计时器：
是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。
2、电磁打点计时器：
是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6V以下，当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。

3、电火花计时器的原理与电磁打点计时器：
电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。

打点计时器：（注意操作：先开开关，再让纸带运动）
(1)作用：计时仪器，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。
(2)工作条件：①电磁打点计时器：4V~6V交流电源。
②电火花打点计时器：220V交流电源。
(3) 纸带上点的意义：①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，可以判断物体的运动情况。
                                    ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。
速度、加速度的求解方法：
(1)即vn＝，如图所示：
(2)由纸带求物体运动的加速度
①逐差法：即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a1＝、a2＝、a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度：＝＝.。
②图象法：即先根据vn＝求出多个点的瞬时速度，后作出v－t图象，图象的斜率即为物体运动的加速度。
实验：研究匀变速直线运动
(一)实验目的
1.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运动的方法。
3.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度。
4.练习使用打点计时器
(二)实验原理
1.匀变速直线运动的特点
(1)物体做匀变速直线运动时，若加速度为a，在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为x1、x2、x3、…、xn，则有：x2-x1＝x3－x2＝…=xn-xn-1＝aT2，即任意两个连续相等的时间内的位移差相等。可以依据这个特点，判断一个物体是否做匀变速直线运动。(2)做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度
（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、复写纸片。
(四)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，再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；将纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图所示。
2.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复三次。
3.从三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，在后边便于测量的地方找一个开始点，在选好的开始点下面记作0，0后面第5个点记作1，1后面第5个点记作2，…依次标出计数点3，4，5，6，两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记作x1、x2、…、x6。
4.根据测量结果和前面计算公式，计算出a1、a2、a3的值，求出a的平均值，它就是小车做匀变速运动的加速度。

还可先画出v-t图象，再求小车做匀变速运动的加速度。

(五)注意事项
1.要在钩码落地处放上软垫或砂箱，防止撞坏钩码。
2.要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止撞坏小车。
3.小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出7~8个计数点为宜。
4.纸带运动时尽量不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。
5.要先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再放开小车；放开小车时，小车要靠近打点计时器，以充分利用纸带的长度。
6.不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先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。
(六)误差分析
本实验参与计算的量有x和T，因此误差来源于x和T。
1.由于相邻两计数点之间的距离x测量不够精确而使a的测量结果产生误差。
2.市电的频率不稳定使T不稳定而产生误差。
1.某同学研究小车在斜面上的运动，用打点计时器记录了小车做匀变速直线运动的位移，得到一段纸带如图所示。在纸带上选取几个相邻计数点A、B、C、D，相邻计数点间的时间间隔均为T，B、C和D各点到A的距离为、和。由此可算出小车运动的加速度大小=____________________，打点计时器在打C点时，小车的速度大小=_______。 （用已知的物理量符号表示）

2. 某物体牵引穿过打点计时器的纸带运动，计时器每隔T=0.02s打出一点，从纸带上已测得连续8个时间间隔T内的位移，如图所示，AB=5.62cm，BC=5.23cm，CD=4.85cm，DE=4.47cm，EF=4.08cm，FG=3.70cm，GH=3.31cm，HI=2.92cm。（结果保留三位有效数字）

①这是不是匀变速运动？根据什么？                 。
②若是匀变速直线运动，则物体的加速度a的大小为                   m/s2。
③B点的瞬时速度υB=         m/s。
3. 用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，测得AB=7.65cm，BC=9.17cm．已知交流电频率是50Hz，则打B点时物体的瞬时速度为______m/s．如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因是______．

4. 电火花打点计时器是一种使用___________电源的___________仪器，它的工作电压是___________V。当电源的频率是时，它每隔___________S打一次点。

5. 在用打点计时器研究物体运动时，为了得到物体完整的运动情况，对接通电源和让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的先后顺序应当是（　　）
A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源 D．先接通电源或先释放纸带都可以
6. 电磁打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压约为______V，电源频率是50Hz，它每隔______ S打一次点．在测定匀变速直线运动加速度实验中，某次实验纸带的记录如图所示，每打5个点取一个记数点，但第3个记数点没有画出．由图数据可求得：该物体的加速度为______m/s2第3个记数点与第2个记数点的距离约为______cm．（小数点后保留两位）

7. 如图所示为研究匀变速直线运动的实验中用电火花计时器在纸带上打出的一系列点迹，交流电的频率为50Hz，测得s1=2.0mm，s2=2.8mm，则打B点时物体的运动速度大小为______m/s；物体运动加速度为______m/s2．（结果保留两位有效数字）

8．一小球在桌面上做匀加速直线运动，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)．

历年高考题
9.(2010·广东高考) 某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．
(2)ABCD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)．

10.（2011年广东34（1））（18分）图14是“研究匀变数直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示
①OD间的距离为 cm
②图15是根据实验数据绘出的s—t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 m/s2(保留三位有效数字)。

11.（2013年广东34（1））研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16（a）所示，其中斜面倾角可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图16（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

①部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带。
B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。
C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。
D.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是：_________________________（用字母填写）。
②图16（b）中标出的相信两计数点的时间间隔T=_________s。
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=_________。
④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=_________.

题号
答案
1

2

3

4

5
A
6

7

8
3.0×10－2(2.8×10－2～3.1×10－2均可)　 9×10－2
9
0.02S 0.70cm 0.100m/s
10
1.20 a/2 0.933 （解析： 要估读一位，②s=v0t+at2，斜率为a/2）
11.
①CDBA ②0.1s ③ ④