實驗01　實驗：測量做直線運動物體的瞬時速度-【同步實驗課】2023-2024高中物理實驗大盤點

學而優(yōu)教有方實驗01測量做直線運動物體的瞬時速度測量做直線運動物體的瞬時速度測量做直線運動物體的瞬時速度1．【實驗原理】打點計時器（1）．作用：計時儀器，當所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔0.02s打一次點．（2）．結(jié)構(gòu)電磁打點計時器(如圖)電火花計時器(如圖)（3）．工作條件：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電磁打點計時器：8V交變電源,電火花計時器：220V交變電源))利用打上點的紙帶測量物體的平均速度和瞬時速度。2．【實驗器材】電火花計時器(或電磁打點計時器)、紙帶、刻度尺、導線、電源、復寫紙片。3．【實驗步驟】（1）安裝紙帶（2）啟動電源，用手拉動紙帶（3）關(guān)閉電源，取下紙帶4．【數(shù)據(jù)處理】（1）選計數(shù)點（2）測量計數(shù)點間的距離（3）計算平均速度和瞬時速度5．【注意事項】（1）先啟動電源，再拉動紙帶（2）先斷開電源，再取下紙帶（3）選取的位移不能太小處理實驗數(shù)據(jù)的方法注意區(qū)分計時點與計數(shù)點創(chuàng)新角度：實驗裝置的改進【典例1】用氣墊導軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度。如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過光電門1的時間為Δt1＝0.29s，通過光電門2的時間為Δt2＝0.11s，已知遮光條的寬度為3.0cm，則滑塊通過光電門1的速度大小為________m/s，通過光電門2的速度大小為______m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析利用光電門測小球經(jīng)過光電門的速度?！镜淅?】除打點計時器外，人們還用頻閃照相法來記錄物體運動的時間和位移。如圖所示是采用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的時間就是0.1s，這樣便記錄了小球運動的時間，而小球運動的位移可以用尺子量出。根據(jù)小球的頻閃照片提供的信息，在圖中作出小球的v－t圖像，并由圖像確定第一次曝光時小球的速度大小為________m/s。創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析利用頻閃照相記錄時間。【典例1】某興趣小組的同學們在做“用打點計時器測速度”的實驗中，讓重錘自由下落，打出的一條紙帶如圖所示，圖中直尺的單位為cm，點O為紙帶上記錄到的第一個點，點A、B、C、D、…依次表示點O以后連續(xù)打出的各點，已知打點計時器每隔T＝0.02s打一個點。(1)紙帶的________(填“左端”或“右端”)與重錘相連。(2)xOF＝________cm，xOH＝________cm，F(xiàn)H段的平均速度大小為eq\x\to(v)＝________m/s。(3)如果當時交變電流的頻率f＝51Hz，而計算時仍按f＝50Hz處理，那么速度測量值將________(填“偏大”“偏小”或“相等”)(已知T＝eq\f(1,f))【典例2】如圖所示的A、B、C三條紙帶，是某同學練習使用打點計時器時得到的紙帶(紙帶的左端連接小車)，電源頻率為50Hz。(1)從點跡的分布情況可以斷定：紙帶________是勻速通過打點計時器的，紙帶________是越來越快的，紙帶________是開始越來越快，后來又越來越慢的。(均填“A”“B”或“C”)(2)圖中紙帶C是舍去前面比較密的點，從0點開始，每5個連續(xù)點取1個計數(shù)點，標以1,2,3,4,5，那么相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為______s。各計數(shù)點之間的距離如圖所示，則小車通過“1”計數(shù)點的速度大小v1＝______m/s，通過“3”計數(shù)點的速度大小v3＝________m/s。1．在測量做直線運動物體的瞬時速度實驗中，某同學用一端裝有定滑輪的長木板、小車、打點計時器(頻率為50Hz)、槽碼、紙帶、細線組成如圖甲所示的裝置，用槽碼拉動小車，使其做勻變速直線運動，得到如圖乙所示的一條紙帶，紙帶中相鄰兩個計數(shù)點之間有四個點未標出。某同學操作實驗步驟如下，有錯誤或不需要的步驟是：__________________________。A．將打點計時器固定在長木板上，并連接好電路B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C．適當抬高長木板的左端，在不掛槽碼的情況下，輕推小車，小車能勻速運動D．把一條細線拴在小車上，細線跨過定滑輪，下面吊著適當重的槽碼E．將小車移至靠近打點計時器處F．先釋放紙帶，再接通打點計時器2．(多選)一身高為H的田徑運動員正在參加百米國際比賽，在終點處，有一位站在跑道終點旁的攝影記者用照相機給他拍攝沖線過程，攝影記者使用的照相機的光圈(控制進光量的多少)是16，快門(曝光時間)是eq\f(1,60)s，得到照片后測得照片中運動員的高度為h，胸前號碼布上模糊部分寬度是ΔL。由以上數(shù)據(jù)可以估算運動員的()A．百米成績 B．沖線速度C．百米內(nèi)的平均速度 D．沖線時eq\f(1,60)s內(nèi)的位移3．用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導軌上滑塊的瞬時速度．已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4.0mm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.040s，則滑塊經(jīng)過光電門位置時的速度大小為()A．0.10m/s B．100m/sC．4.0m/s D．0.40m/s4．運動小車拖動的紙帶經(jīng)過打點計時器后，在紙帶上留下的點中有6個連續(xù)清晰的點，測出這6個點的第1點到第6點的距離為18cm，則（）A．小車運動的平均速度為0.03m/sB．小車運動的平均速度為1.5m/sC．小車運動的平均速度為1.8m/sD．小車運動的平均速度為180m/s5．一同學在用打點計時器做實驗時，紙帶上打出的不是圓點，而是如圖所示的一些短線，這可能是因為（）A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)定C．電源的頻率不穩(wěn)定D．打點針壓得過緊6．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)得出各計數(shù)點的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系。某次實驗中某同學描出的點如圖所示。在直角坐標系上一共描出了10個點。下列思考有道理的是（）①這10個點無論如何也不在一條直線上，因此小車運動的v-t圖線不可能為一條直線，而應(yīng)為一條光滑的曲線②這10個點中有6個點雖然不在一條直線上，但它們在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠③在8個點當中只有4個點能畫在一條直線上（A、D、G、I），有6個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律④與直線偏差較小的點（C、E、H、J）可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點（B、F）則可能是實驗中出現(xiàn)錯誤造成的A．①③ B．②④ C．①② D．③④7．如圖所示，圖甲是電磁打點計時器的示意圖，圖乙是該打點計時器在某次實驗中打出的紙帶，(電源頻率為50Hz)則以下說法中正確的是()A．將該打點計時器接在8V的直流電源上，它將在紙帶上每隔0.02s打一個點B．當打點計時器正常工作時，紙帶上點跡越疏的地方表示紙帶的運動速度越小C．若紙帶上打出D、F兩點的時間間隔為Δt，兩點間距離為Δx，則eq\f(Δx,Δt)可以大致表示紙帶上D、F之間任何一點的瞬時速度D．D、F兩點間距離過小，測量誤差會增大，所以實際測量中D、F之間的距離越大越好8．在“測量紙帶的速度”的實驗中，得到如圖所示的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為AB、BC、CD、DE、EF、FG的長度，下列用來計算打D點時紙帶速度的表達式中誤差最小的是()A.eq\f(x3＋x4,T) B.eq\f(x3＋x4,2T)C.eq\f(x2＋x3＋x4＋x5,4T) D.eq\f(x1＋x6,2T)9.為測定某轎車在平直路面上行駛的速度，小明同學利用數(shù)碼相機拍攝了一張在同一張底片上多次曝光的照片，如圖所示．已知拍攝時間間隔設(shè)定為1s，轎車車身長為3.6m.（1）轎車在AC段做________運動．這段時間內(nèi)的速度大小為________m/s.（2）轎車在CE段做________運動．CD、DE兩段相比較，轎車通過________段的平均速度大，此段的平均速度等于________10．（多選）采用下列哪些措施，有利于減小因紙帶受到的摩擦而產(chǎn)生的誤差（

）A．改用直流6V電源B．電源電壓越低越好C．使用平整不卷曲的紙帶D．使物體的運動方向與紙帶在一條直線上1.(2015·浙江理綜·15)如圖所示，氣墊導軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間Δt.測得遮光條的寬度為Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度．為使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬時速度，正確的措施是()A．換用寬度更窄的遮光條B．提高測量遮光條寬度的精確度C．使滑塊的釋放點更靠近光電門D．增大氣墊導軌與水平面的夾角2.（2021·重慶·高考真題）某同學用手機和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化情況。他用手機拍攝功能記錄小球在水中靜止釋放后位置隨時間的變化，每拍攝一張照片。（1）取某張照片中小球的位置為0號位置，然后依次每隔3張照片標記一次小球的位置，則相鄰標記位置之間的時間間隔是s。（2）測得小球位置x隨時間t變化曲線如題圖所示，由圖可知，小球在時間段平均速度的大?。ㄟx填“大于”、“等于”、“小于”）在時間段內(nèi)平均速度的大小。（3）在實驗器材不變的情況下，能夠減小實驗測量誤差的方法有：（寫出一種即可）3.(2017·全國卷Ⅰ)（節(jié)選）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實