第四課時實驗4：研究勻變速直線運動

1、第四課時實驗第四課時實驗4：研究勻：研究勻變速直線運動變速直線運動 1練習使用打點計時器，學會用打上點的紙帶研究物體的運動 2掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(saT 2) 3測定勻變速直線運動的加速度 1打點計時器 (1)作用：計時儀器，每隔0.02 s打一次點 (3)紙帶上點的意義： 表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置 通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的運動情況 可以利用紙帶上打出的點來確定計數(shù)點間的時間間隔 2利用紙帶判斷物體運動狀態(tài)的方法 設相鄰點之間的位移為s1、s2、s3 (1)若s2s1s3s2snsn10，則物體做勻速直線運動 (2)若s2s1s3s2snsn

2、10，則物體做勻變速直線運動 (3)“圖象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出vt圖，直線的斜率即加速度 電火花計時器(或電磁打點計時器)，一端附有滑輪的長木板，小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片 1把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路 2把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面實驗裝置見下圖，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行 3把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙

3、帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次 4從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，從后邊便于測量的點開始確定計數(shù)點，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位，即T0.1 s，如下圖正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離，并填入設計的表格中位置編號0123456時間t/s00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6相鄰兩計數(shù)點間的距離x/m計數(shù)點的速度v/(m/s) 5.利用某一段時間的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點的瞬時速度 6增減所拴的鉤碼數(shù)，再做兩次實驗 7由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角

4、坐標系中描點 (2)做一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的點，應均勻分布在直線的兩側，這條直線就是本次實驗的vt圖象，它是一條傾斜的直線 (3)由vt圖象求出小車的加速度(或利用逐差法求小車的加速度) 1開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器 2先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源 3要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.025 s0.1 s. 4小車另一端掛的鉤碼個數(shù)要適當，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上的點過于密集 5選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的

5、點跡清晰適當舍棄開頭密集部分，適當選取計數(shù)點，弄清楚所選的時間間隔T. 6測s時不要分段測量，讀數(shù)時要注意有效數(shù)字的要求，計算a時要注意用逐差法，以減小誤差 在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，某同學的操作步驟如下，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏可編上序號G、H)_ A拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器處先放開紙帶，再接通電源 B將打點計時器固定在平板上，并接好電源 C把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼 D取下紙帶 E將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做加速運動 F將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔 將以上步驟完善并按合理順序填寫在橫線上 _ _

6、 【解析】A中應先接通電源再放開紙帶，D中先斷開電源，使計時器停止工作，再取下紙帶；遺漏G，換上新紙帶重復實驗三次 合理順序：BEFCADG. 某同學在研究小車的運動實驗中，獲得一條點跡清楚的紙帶，如下圖所示，已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，該同學選取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，測量數(shù)據(jù)如圖中所示，單位是cm. (1)小車做什么運動？ (2)試計算瞬時速度vB、vC、vD、vE各多大？ (3)計算小車的加速度多大？ 【解析】(1)因為相鄰的位移差 sBCABCDBCDECDEFDE常數(shù)，所以小車做勻加速運動 (2)由圖可知，相鄰計數(shù)點的時間間隔T20.02 s0.04 s 由求

7、瞬時速度的方法可得： (3)畫vt圖象，如下圖，描點、擬合得到直線，由圖象可得a2.0 m/s2. 判斷一個物體是否做勻變速運動的常見方法有：xaT 2和vaT的方法 某同學在探究“小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗時，設計的實驗方案中選用了打點計時器，利用穿過打點計時器的紙帶來記錄小車的運動實驗后，該同學選擇了一條較為理想的紙帶，測量數(shù)據(jù)后，通過計算得到了小車運動過程中各計時時刻的速度如表格所示. (1)分析表中數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內，小車做_運動位置編號012345時間：t/s00.10.20.30.40.5速度：v/ms10.420.670.921.161.421.76 (2)由于此次實驗

8、的原始紙帶沒有保存，另一同學想估算小車從位置0到位置5的位移，其估計算方法如下：x(0.420.10.670.10.920.11.160.11.420.1)m，那么，該同學得到的位移_(選填“大于”、“等于”或“小于”)實際位移為了使估算的位移盡可能接近真實值，你認為采取什么方法更合適？(不必算出具體數(shù)據(jù)) _. 【解析】(1)由表中數(shù)據(jù)可見，每經過0.1 s，速度大約增加0.25 m/s，在誤差允許的范圍內，小車做勻加速直線運動 (2)小于可以先計算相鄰兩位置之間的平均速度，再得到位移；或作出小車運動的vt圖象，利用速度圖象下的面積求得小車的位移因為小車是不斷加速的，而該同學把第一個0.1

9、s內的運動看成是以最小速度做勻速運動，同樣，其他時間段內也是這樣運算的，這樣算出的位移比實際位移小可以把時間分割的再細小一些，也可以利用平均速度來求位移，也可以用vt圖象的面積求位移 1如圖所示，為同一打點計時器打出的兩條紙帶，由紙帶可知() A在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的大 B在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，紙帶甲的平均速度比乙的小 C紙帶甲的加速度比乙的大 D紙帶甲的加速度比乙的小 【解析】在打下計數(shù)點“0”至“5”的過程中，兩紙帶所用時間相同，但甲紙帶位移小于乙紙帶位移，故 ，選項A錯，B對；相鄰計數(shù)點間所用時間相等，但乙的速度變化得更快，故a甲a乙，選

10、項C錯，D對 【答案】BD 2“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁式打點計時器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如下圖所示的紙帶圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是 () A實驗時應先放開紙帶再接通電源 B(s6s1)等于(s2s1)的6倍 C從紙帶可求出計數(shù)點B對應的速率 D相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02 s 【解析】中間時刻瞬時速度等于全程的平均速度，所以vB ，所以C正確，s6s15(s2s1)，所以B錯誤，相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.1 s，D錯誤，按照實驗要求應該先開通電源再放開紙帶，所以A錯誤 【答案】C 3一小球在桌面上做勻加速直線運

11、動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球運動過程中在每次曝光時的位置，并將小球的位置編號，得到的照片如下圖所示由于底片保管不當，其中位置4處被污損若已知攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為1 s，則利用該照片可求出：小球運動的加速度約為_m/s2.位置4對應的速度為_m/s，能求出4的具體位置嗎？_.求解方法是：_(不要求計算，但要說明過程) 【解析】從圖中讀出5、6之間的距離為37.5 cm24.0 cm13.5 cm,3、2之間的距離為6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有x56x323aT2，求出a3.0102 m/s2；位置4對應的速度為v4 102 m/s9102

12、m/s；欲求4的具體位置，可以采用逐差法利用(x6x4)(x4x2)4aT2求解 【答案】3.0102(2.81023.1102均可)9102能利用(x6x4)(x4x2)4aT2可以求出x4的 具體位置(其他方法合理均可) 4某同學讓重錘做自由落體運動，利用打點計時器打出的紙帶來測量當?shù)氐闹亓铀俣仍撏瑢W在實驗中得到6條紙帶，如下圖所示為其中一條，在紙帶上取6個計數(shù)點，兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T0.02 s其中1、2、3點相鄰，4、5、6點相鄰，在3點和4點之間還有若干個點s1是1、3兩點的距離，s3是4、6兩點的距離，s2是2、5兩點的距離 (1)測s1、s2、s3后，點2速度的表達式v2_. (2)該同學測得的數(shù)據(jù)是s14.00 cm，s219.30 cm，s38.72 cm，根據(jù)數(shù)據(jù)求出重力加速度g_m/s2(保留三位有效數(shù)字) (3)測量值小于當?shù)氐闹亓铀俣日鎸嵵档脑蚴莀【答案【答案】(1)s1/2T(2)9.72(3)阻力作用阻力作用 5在“研究勻變速直線運動”的實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz，記錄小車運動的紙帶如下圖所示，在紙帶上選擇6個計數(shù)點A、B、C、D、E、F，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各點到A點的距離依次是2.0 cm、5.