實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

1、1-5實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器)，學(xué)會(huì)用紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)2. 根據(jù)SaT2，判斷物體的運(yùn)動(dòng)是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)3. 根據(jù)SaT2，測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度二、基本儀器使用(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁式、電火花式)是一種通過在紙帶上周期性打點(diǎn)來記錄時(shí)間的儀器，若打點(diǎn)周期為T，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t等于打點(diǎn)間隔數(shù)n與T的乘積，即tnT.與它配套的器材有：交流電源、紙帶、復(fù)寫紙等(2)研究物體運(yùn)動(dòng)的常用實(shí)驗(yàn)方法：利用紙帶記錄物體的運(yùn)動(dòng)，通過分析紙帶的打點(diǎn)情況來把握物體的運(yùn)動(dòng)三、實(shí)驗(yàn)原理(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)

2、儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是 46 V，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是 220V當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)當(dāng)物體拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便在紙帶上打出一系列點(diǎn)，這些點(diǎn)記錄了運(yùn)動(dòng)物體的位移和發(fā)生相應(yīng)位移所用的時(shí)間，據(jù)此可定量研究物體的運(yùn)動(dòng)(2)根據(jù)SaT2，判斷物體的運(yùn)動(dòng)若SS2S1S3S2aT2，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度為vn例如：v4(3)用打上點(diǎn)的紙帶求物體加速度的方法測各段長度時(shí)，不要用短尺分段測量，而是從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離如圖 逐差法求加速度用 S4S1 S5S2 S6S3 求出三個(gè)加速度，后求平均值

3、。圖象法求加速度用vn求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，畫出vt圖線，圖線的斜率就是加速度a.四、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；紙帶；復(fù)寫紙片；低壓交流電源；小車；細(xì)繩；一端附有滑輪的長木板；刻度尺；鉤碼；兩根導(dǎo)線五、實(shí)驗(yàn)步驟(1)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路(2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并把它的一端固定在小車的后面實(shí)驗(yàn)裝置見圖(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開小車，讓小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次(4)從三條紙帶中

4、選擇一條比較理想的使用，舍掉開頭的比較密集的點(diǎn)子，在后邊便于測量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)，我們把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，也就是T0.02×5 s0.1 s，在選好的開始點(diǎn)下面標(biāo)明0，在第六點(diǎn)下面標(biāo)明1，在第十一點(diǎn)下面標(biāo)明2，在第十六點(diǎn)下面標(biāo)明3標(biāo)明的點(diǎn)0,1,2,3叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰記數(shù)點(diǎn)間的距離分別是S1，S2，S3.(5)測出六段位移S1，S2，S3，S6的長度，把測量結(jié)果填入表中(6)根據(jù)測量結(jié)果，利用前面的公式，計(jì)算出a1、a2、a3的值，注意T0.02×5 s0.1 s.(7)求出a1、a2、a3的平均值，它就是小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度六、注意事項(xiàng)1. 計(jì)

5、時(shí)器打出的點(diǎn)不清晰，可能是電壓偏低或振針位置不合適打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點(diǎn)，如果打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整一下振針距復(fù)寫紙的高度，使之增大一些2. 拉動(dòng)紙帶前，應(yīng)使拉動(dòng)端?？吭诳拷螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器 的位置. 小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出78個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜3. 要先接通電源，后讓紙帶運(yùn)動(dòng)，并且每打完一條紙帶，應(yīng)及時(shí)切斷電源4. 選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，在紙帶上選擇點(diǎn)間間隔較大的一段內(nèi)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)不必把打的第一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)量起點(diǎn)，并做好標(biāo)記供分析用，應(yīng)區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)(一般使T0.10 s)選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)不少于65

6、. 將紙帶平放在水平桌面上，用米尺測量任一計(jì)數(shù)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離并做好記錄，不要分段測量讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米下一位.例1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_電壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器，電火花計(jì)時(shí)器是一種使用_電壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)者在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，將每隔3個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)為_ s；如果在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，實(shí)驗(yàn)者如不知道工作電壓的頻率變?yōu)樾∮?0 Hz，這樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比是_(填“偏大”、“偏小”或“不變”)1.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定物體的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)設(shè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、

7、s2、s3、s4、s5、s6，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，則下列關(guān)系式中誤差最小的是()Aa(s2s1)/T2 Ba(s4s1)/3T2Ca(s3s1)(s4s2)/4T2 Da(s4s1)(s5s2)(s6s3)/9T22打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，每6個(gè)點(diǎn)為一組編號(hào)，對(duì)相鄰兩個(gè)編號(hào)間的時(shí)間間隔判斷正確的是()A相鄰兩個(gè)編號(hào)間的時(shí)間間隔為0.02 s B相鄰兩個(gè)編號(hào)間的時(shí)間間隔為0.10 sC相鄰兩個(gè)編號(hào)間的時(shí)間間隔為0.12 s D相鄰兩個(gè)編號(hào)間的時(shí)間間隔為0.60 s3打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的某張紙帶上的點(diǎn)不清晰，可能是因?yàn)橐韵碌哪膫€(gè)原因()A通的是直流電 B沒有用復(fù)寫紙 C點(diǎn)針過長 D點(diǎn)針稍短4

8、通過觀察某次運(yùn)動(dòng)所拍攝的頻閃照片，發(fā)現(xiàn)照片上相鄰物點(diǎn)間的距離先增大，后減小，下列對(duì)物體所做運(yùn)動(dòng)的情況的判斷正確的是()A物體當(dāng)時(shí)一定做勻速運(yùn)動(dòng) B物體當(dāng)時(shí)可能做勻速運(yùn)動(dòng)C物體是先加速，再減速運(yùn)動(dòng) D物體是先減速，再加速運(yùn)動(dòng)5. 在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是()A選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計(jì)算D適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)6在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有_(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H

9、、)A拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源 B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源 C把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D取下紙帶 E將平板無滑輪的一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng) F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后按合理順序填寫在橫線上_7在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，如圖所示是一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺量出1、2、3、4、5、

10、6點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為1.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm.由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小為v4_m/s，小車的加速度大小a_m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)8光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，

11、實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×102 s和4.0×103 s用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數(shù)如圖(c)所示(1)滑塊的寬度d_cm.(2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1_m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的_，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將_的寬度減小一些9如下圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度(1)所需

12、器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需_(填字母代號(hào))中的器材A直流電源、天平及砝碼B直流電源、毫米刻度尺C交流電源、天平及砝碼 D交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度為使圖線的斜率等于重力加速度，除作vt圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示的是_，橫軸表示的是_10某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了幾條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取好了一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，依打點(diǎn)先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖所示請(qǐng)根據(jù)給出的A、B、C、

13、D四段紙帶回答：(填字母)(1)從紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是B、C、D三段紙帶中的_(2)打A紙帶時(shí)，物體的加速度大小是_m/s2.1. D 2 B 3 D 4 C 5. ACD6解析：A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶C中應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)繩與平板平行，D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作，E屬于多余步驟應(yīng)補(bǔ)充G，換上新紙帶，重復(fù)操作兩次H，斷開電源，整理好器材正確合理的順序應(yīng)為B、F、C、A、D、G、H.7 解析：v4 m/s0.405 m/sx1x10.0140 m，x2x2x10.0215 mx3x3x20.0290 mx4x4x30.0370 mx5x5x40.0440 mx6x6x50.0515 ma m/s20.756 m/s2.答案：0.4050.7568解析：(1)d10 mm0.05 mm×210.10 mm1.010 cm.(2)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s.(3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些答案：(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊9解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，所以不需要天平和砝碼計(jì)算速度需要測相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，需要刻度尺，