探究匀变速直线运动实验
4 实验一 探究匀变速直线运动的特点
实验一 研究匀变速直线运动一、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。
二、实验原理1．处理纸带数据时区分计时点和计数点计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。
计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为5T 。
2．由纸带计算某点的瞬时速度根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T来计算。
3．利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT 2(T 为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2，然后取平均值，即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 4＋x 5＋x 6－（x 1＋x 2＋x 3）9T 2，即为物体的加速度。
在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T 。
(2)图象法利用v n ＝x n ＋x n ＋12T求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v －t 图象，用v －t 图象的斜率求物体运动的加速度。
三、数据处理1．由实验数据得出v －t 图象(1)根据表格中的v 、t 数据，在直角坐标系中仔细描点。
(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v －t 图线，它是一条倾斜的直线，如图所示。
2．由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律(1)直接分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。
实验01 研究匀变速直线运动(解析版)
实验01研究匀变速直线运动●注意事项1.平行:纸带和细线要和长木板平行。
2.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源后取纸带。
3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。
4.减小误差:小车的加速度要适当大些,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6-7个计数点为宜。
5.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线。
●误差分析1.使用刻度尺测量计数点间距离时有误差。
2.作v-t图象时出现作图误差。
3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同。
4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差。
【典例1】[常规实验——基本仪器及原理]打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，(1)乙图是________计时器(填“电磁打点”或“电火花”)，所接电源为频率为50Hz的__________V的________电源时(填直流或交流)，每隔_________s打一次点；(2)在某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每5个点取一个计数点，按时间顺序取A、B、C、D、E五个计数点，实验中已得出相邻两计数点间的距离如下图所示(单位：cm)①实验中，必要的措施是________(多选)；A.细线必须与长木板平行B.先释放小车再接通电源C.挂的钩码个数越多越好D.小车应从靠近打点计时器处释放②从纸带可以看出物体在做________________直线运动，在计数点B所代表的时刻，小车运动的瞬时速度大小为v B=__________m/s，小车的加速度大小为a=___________m/s2(保留三位有效数字．．．．．．)。
实验一 研究匀变速直线运动
实验一 研究匀变速直线运动一、基本原理与操作原理装置图操作要领①不需要平衡摩擦力。
②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。
(1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置(3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集二、数据处理与分析1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图1所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，s 1、s 2、s 3、…为相邻两计数点间的距离，若Δs ＝s 2－s 1＝s 3－s 2＝s 4－s 3＝C (常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
图12.由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即v n ＝s n ＋s n ＋12T 。
3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)用“逐差法”求加速度即根据s 4－s 1＝s 5－s 2＝s 6－s 3＝3aT 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔)求出 a 1＝s 4－s 13T 2、a 2＝s 5－s 23T 2、a 3＝s 6－s 33T 2，再算出平均值 即a ＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2。
(2)用图象法求加速度即先根据v n ＝s n ＋s n ＋12T 求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v －t 图象，图线的斜率即物体运动的加速度。
认识“两种仪器”(1)作用：计时仪器，接频率为50 Hz 交变电流，每隔0.02 s 打一次点 (2)工作条件⎩⎨⎧电磁打点计时器：4～6 V 交流电源电火花计时器：220 V 交流电源 区别“两种点” (1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s ；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定。
匀变速直线运动的实验探究
匀变速直线运动的实验探究【学习目标】1、会使用打点计时器测量运动物体的位移和时间。
2、了解频闪照相法及其应用。
3、探究重力作用下的匀变速直线运动，体会实验在发现自然规律的作用。
4、知道误差产生的原因及其减小的方法。
【重点与难点】重点：掌握匀变速直线运动的实验探究的原理和方法。
难点：怎样分析处理实验获取的数据并得到实验结果。
【知识精讲】一、实验原理1、打点计时器打点计时器是一种使用低压、交流电的计时仪器。
当交流电频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点，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，研究纸带上各点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。
2、电火花计时器电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。
当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。
电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。
3、如何应用打点计时器探究沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动方法1、课本中已经说明，不在赘述。
方法2、判断物体运动状态的方法：求相邻位移的Δs设相邻点之间的位移分别为s1、s2、s3……(1)若s2－s1＝s3－s2＝……＝s n－s n－1＝0则物体做匀速直线运动(2)若s2－s1＝s3－s2……＝s n－s n－1≠0则物体做匀变速直线运动(在实际实验中，只要近似相等即可证明物体做匀变速直线运动)。
证明：相邻点之间的位移s1、s2、s3……的时间都是相同的，设为T(如果认为T不太小，可取6个计数点之间的位移，即以6个点为一段划分纸带，每段的时间间隔就是6个点对应的时间间隔，即5×0.02s＝0.1s，这样计算简单，因此只要s1、s2、s3……各段的时间相同即可)那么s1＝v1T＋s2＝v2T＋故Δs1＝s2－s1＝(v2－v1)T又v2－v1＝aT因此Δs1＝aT2同理可证Δs2＝s3－s2＝aT2，Δs3＝s4－s3＝aT2……所以，只要Δs1＝Δs2＝Δs3＝……＝s n－s n－1≠0物体就做匀变速直线运动4、求加速度的方法(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)，得：，再求出a1、a2、a3的平均值，即为物体的加速度，其加速度为：即全部数据都用上，这样，相当于把2n个间隔分成前n个为第一组，后n个为第二组，利用这两组的位移之差Δs和时间间隔(nT)进行处理，起到了减小误差的目的，即。
研究匀变速直线运动的实验
研究匀变速直线运动的实验
匀变速直线运动指的是物体在直线上做匀加速或匀减速的运动。
研究匀变速直线运动的实验可以通过以下步骤进行：
1. 准备实验器材：实验器材包括小车、光电门、计时器、线轮、杠杆等。
2. 建立直线运动模型：设置好实验小车在直线轨道上的运动路线,并制定好实验计划。
3. 测量起点速度：通过给小车一个初速度来开始实验,在车经过起点时使用计时器计算其通过起点的时间,再通过杠杆计算小车的起点速度。
4. 测量运动过程中的速度：通过将小车放在轨道上并用光电门记录它通过每段路程的时间,可以得到小车在不同时刻的速度。
5. 测量运动过程中的加速度：通过计算小车在不同时刻的速度变化率来计算小车的加速度。
6. 计算运动的位移和时间：通过测量小车运动开始和结束时的位置以及小车经过每个点的时间,计算小车在整个过程中的位移和时间。
7. 分析实验结果：将实验数据进行整理和分析,得出小车的加速度,速度和位移变化等规律。
通过以上实验,可以深入理解匀变速直线运动的规律,并且了解运动学中的基础概念与公式。
专题一 实验一：研究匀变速直线运动
解析：(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由图乙知， 从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从 右向左运动；(2)已知滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴， 所以相邻两水滴间的时间间隔为 Δt＝3405 s＝23 s，所以 A 点位置 的速度为 vA＝0.1172＋Δt0.133 m/s＝0.19 m/s，根据逐差法可求加 速度(x4＋x5)－(x1＋x2)＝6a(Δt)2，解得 a＝0.038 m/s2.
图 S1-3
解析：(1)实验时细线必须与长木板平行，否则小车不做匀 变速直线运动，A 正确；实验开始时要先接通电源，待打点稳 定后再释放小车，B 正确；此实验中只需保证小车做匀加速运 动，不用考虑小车与钩码的质量关系及平衡摩擦力的问题，C、 D 错误.
(2)两点的时间间隔为 0.1 s，由逐差法可以得出 a＝ s6＋s5＋s49－T2s3－s2－s1＝0.80 m/s2，打点计时器在打 B 点时小车 的速度 vB＝s12＋Ts2＝0.40 m/s.
答案：(1)0.56 0.96 (2)2.0
考点 1 实验原理与操作 【典题 1】(2016 年天津卷)某同学利用如图S1-2 所示装置 研究小车的匀变速直线运动.
图 S1-2
(1)实验中，必要的措施是________. A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(4)Δt 越小，则 Δx 越接近计数点的瞬时速度，所以Δt 越小越 Δt
好，计算速度需要用到Δx 的测量值，所以Δx 大小与速度测量 的误差有关.
(5)如果小球的初速度为 0，其速度 v∝t，那么它通过的位 移 x∝t2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以 检验小球的速度是否随时间均匀变化.(要检验小球的速度是随 时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，
物理匀变速直线运动的实验
实验一：匀变速直线运动的实验目的：研究匀速直线运动,分析加速度、瞬时速度的求法原理: a =△S/ T2 = x m-x n/（m-n）T2;v n=x n+x n+1/2T实验器材：打点计时器（f=50Hz）、木板、小车、滑轮、钩码、纸带。
实验装置：实验步骤：一：木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。
二：穿纸带；挂钩码。
三：先连接电源，然后放开小车，让小车拖动纸带运动，打完一条后立即关闭电源。
四：换纸带，再做一次。
实验注意点：1.固定打点计时器时，应让限位孔处再长木板的中央位置。
2.滑轮不能过高，细线应与木板平行。
3.小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防止小车从木板上掉下来。
4.先接通电源，后让纸带运动。
5.打点结束后立即关闭电源。
纸带分析：开头过于密集的点舍掉，从清楚的点开始，每隔五个间隔取一个计时点，然后取6个点，进行标号。
列入表格记录数据，求出各点瞬时速度，画出v-t图像（坐标轴、描点、连线、与坐标轴交点、斜率a）。
计算过程要注意单位要为国际单位制单位，多次实验求平均值。
习题演练一、某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已将每条纸带上每5个几十点取好了一个计数点，即两个计数点之间的时间间隔为0.1s，依次打点先后编为0、1、2、3、4、5。
由于不小心，纸带被撕断了，如图所示，请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：1.从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的。
2.打A纸带时，物体的加速度是。
二、在研究匀变速直线运动的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计时点A、B、C、D、E、F、，相邻两记数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.1.根据学过的知识可以求出在B点的速度，CE间的平均速度是；2.以打A点为计时起点，建立v-t坐标系如右图所示，请在图中做出小车运动的速度与时间的关系图线。
高考物理实验-研究匀变速直线运动
研究匀变速直线运动知识元研究匀变速直线运动知识讲解一、实验目的1．练习使用打点计时器，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直线运动的方法．（△x=aT2）3．测定匀变速直线运动的加速度．二、实验原理1．打点计时器（1）作用：计时仪器，当电源频率为50 Hz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．2．利用纸带判断物体运动状态的方法（1）沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…，若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a===…（2）沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4…，若△x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…，则说明物体在做匀变速直线运动，且△x=aT2．3．速度、加速度的求解方法（1）“平均速度法”求速度即v n＝＝，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：a=②图象法：即先根据v n=，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．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．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，把纸带穿过打点计时器，并将它的一端固定在小车的后面．实验装置见下图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．2．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T=0.10 s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量O计数点到各个计数点间的距离，并填入设计的表格中．4．根据测量结果，用逐差法求出加速度a，或利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度，作出v-t图象，由图象的斜率求得加速度．五、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住．3．先断开电源，再取下纸带．4．对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度．5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点（注意计数点与计时点的区别），弄清楚所选的时间间隔T等于（n-1）t．6．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰（注意此项只对于电磁打点计时器才适用）．7．不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与0计数点的距离，再逐个计算x1、x2、x3…，读数时应估读到0.1 mm．8．尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：（1）细绳尽可能与板面保持平行；（2）滑轮和车轮灵活；（3）长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致．例题精讲研究匀变速直线运动例1.用图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。
匀变速直线运动的实验探究
实验一匀变速直线运动的实验探究【方法点拨】判断物体是否做匀变速直线运动的方法很多，包括打点计时器的使用，频闪照像技术的运用，以及直接运用传感器或光电门进行测速等。
对实验数据的处理及结果分析常用的包括：图象法，列表计算法。
【参考设计】在此我们介绍运用打点计时器研究判断物体是否做匀变速直线运动的方法。
提出问题怎样判断一个物体的运动是否是匀变速直线运动。
猜想假设可以根据运动物体的速度变化，位移变化以及加速度等特征进行判定。
实验设计原理根据匀变速直线运动的规律：①加速度不变（即：a＝恒量）；②相等时间内发生的速度变化相等（即：atv=∆）；③连续相等的时间内相邻两位移差相等（即：=-=-=∆2312SSSSS）。
通过列表计算或利用图象法即可判定。
所需测量的物理量及其对应测量器材需要测量的物理量时间对应测量器材电火花打点计时器（或：电磁打点计时器）位移其它辅助配套器材纸带若干、墨粉纸片、小车、长木板、毫米刻度尺、木块（或一本厚字典）、固定夹等。
步骤①将字典（或木块）垫在木板右下端，并将计时器固定于最高处；②让两纸带穿过计时器固定于小车上；③使小车停在靠近打点计时器处,先接通电源，后放开小车，让小车由静止开始拖着纸带沿斜面下滑，打点计时器即在纸带上打下一系列的点；④断开电源，取出纸带；⑤换上新的纸带，再重做两次；⑥选择其中较为理想的纸带，舍弃开头较为密集的点，从后面便于测量的地方找一个开始点．．．，并把每打5个点的时间作为一个计时单位，即ssT1.0502.0=⨯=。
在选好的开始点下方记0，第6点下方记1，依次类推，标出计数点2，3，……相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记作S1,S2,……S n（如下图）。
⑦进行数据处理与分析。
【数据记录与结果分析】（请将你选定的实验纸带张贴于此）法一： v －t 图象法法二：利用推论法（ =-=-=∆2312S S S S S ） 怎样通过纸带求物体运动的加速度下图是用电火花计时器打得的一条理想纸带，纸带记录了做匀加速直线运动小车的运动情况，图中标出编号分别为0、1、2、3、4、5、6的7个计数点，相邻两计点间的时间间隔均为T ，测得相邻两计数点间的距离分别为S 1、S2、S3、S4、S5、S 6，则待测小车运动的加速度为（用逐差法计算得到）：（相连相等时间段的位移之差△S=aT 2 那么2sTa ∆=例：13S S -= 14S S -= =-25S S ）21413T S S a -=22523T S S a -= 23633T S S a -= 2123456321)3()()3T S S S S S S a a a a ++-++=++=（（思考：为什么计算时加速度不是通过相邻的位移之差求得？）若计数点为4个则有：22412T S S a -=21322TS S a -= 那么： 2123421)2()()2T S S S S a a a +-+=+=（ 若计数点为8个：则加速度的计算过程为：练习．利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度，如图给出了该次实验中从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为记数点．测得：s1＝1．40 cm ，s2＝1．90 cm ，s3＝2．38 cm ，s4＝2．88 cm ，s5＝3．39cm ，s6＝3．87 cm 。
高考物理必考实验专题突破一研究匀变速直线运动含解析
2020-2021年高考物理必考实验一：研究匀变速直线运动1．实验原理(1)利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设x1、x2、x3、x4、…为纸带上相邻两个计数点之间的距离,假如Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=常数,即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。
(2)由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度来求,即v n=x x+x x+12x。
(3)由纸带求物体运动加速度的方法①逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔),求出a1=x4-x13x2,a2=x5-x23x2,a3=x6-x33x2,再算出a1、a2、a3的平均值a=x1+x2+x33=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)9x2,也就是物体的加速度。
②图象法:求出打各个计数点时纸带的瞬时速度,再作出v-t图象,图线的斜率则为物体做匀变速直线运动的加速度。
2.实验器材打点计时器,一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。
3.实验步骤(1)仪器安装①把附有定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。
②把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边挂上合适的钩码,把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,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行。
(2)测量与记录①把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,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。
②从三条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头一些比较密集的点,从后边便于测量的点开始确定计数点,为了计算方便和减小误差,通常用连续打点五次的时间作为时间单位,即T=0.1 s。
用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离,并填入设计的表格中。
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度
实验一测量做直线运动物体的瞬时速度原理装置图操作要求注意事项1.不需要补偿摩擦力。
2.不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。
1.按原理图安装好实验装置，打点计时器固定在长木板无滑轮的一端。
2.细绳一端拴在小车上，另一端跨过滑轮挂上槽码，纸带穿过打点计时器固定在小车的后面。
3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车。
4.增减槽码的质量，按以上步骤再做两次实验。
1.平行：细绳、纸带与长木板平行。
2.靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。
3.先后：先通电后释放小车，先关闭电源后取下纸带。
4.防撞：在到达长木板末端前让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。
5.适当：悬挂的槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集。
数据处理1.用“平均速度法”测速度瞬时速度没法直接测量，因此根据极限的思想，可通过测量对应的很短时间内的平均速度来测瞬时速度。
在公式v＝ΔxΔt中，当Δt→0时v是瞬时速度。
2.匀变速直线运动的速度测量在匀变速直线运动中，某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，故打第n个点时纸带的瞬时速度为v n ＝x n ＋x n ＋12T 。
3.记录小车在几个时刻的瞬时速度，在直角坐标系中作出v －t 图像。
小车运动的v －t 图像是一条倾斜的直线，可以得出结论：小车的速度随时间均匀变化。
考点一 教材原型实验1.由纸带计算某点的瞬时速度根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T 来计算。
2.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT 2(T 为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2，然后取平均值a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 4＋x 5＋x 6－（x 1＋x 2＋x 3）9T 2，即为物体的加速度。
实验一 研究匀变速直线运动（创新设计）
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实验基础梳理
实验热点突破
高考模拟演练
热点二 实验拓展创新 1.情景拓展
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2.改进获取数据的方法 (1)加速度的获得：靠重物的拉力获得加速度―改―进→长木板倾斜靠重力获得加速度。 (2)速度的测量方法：由打点纸带求速度―改―进→测定遮光片的宽度 d 和遮光片通过光 电门的挡光时间 Δt，由 v＝Δdt求速度。 (3)加速度的测量方法：由打点纸带利用逐差法求加速度―改―进→利用经过两个光电门的 瞬时速度，由速度—位移关系式求加速度。
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实验基础梳理
实验热点突破
高考模拟演练
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1.如图8所示，甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的计时仪器。光电计 时器像打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图丙 所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带有挡光片的小车从a、 b间通过时，光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间。某同学在“探究小车速度 随时间变化规律”的实验中，做了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度 均为L＝5 mm，将此U形遮光板装在小车上，让小车做匀变速直线运动通过静止 的光电计时器，实验时测得两次遮光时间分别为Δt1＝0.10 s，Δt2＝0.05 s，从第 一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间t＝1 s，则：
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图3
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(3)如图4所示，在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中，从得到的纸带中确定五 个计数点，量得d1＝8.00 cm，d2＝17.99 cm，d3＝30.00 cm，d4＝44.01 cm。每相邻两 个计数点间的时间间隔是0.1 s。则打C点时小车的速度vC＝________ m/s，小车的加速 度a＝________ m/s2。(结果保留2位有效数字)
实验一研究匀变速直线运动
实验一研究匀变速直线运动基本实验要求1．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．2．实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．3．注意事项(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行．(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带．(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地与小车与滑轮相撞．(4)减小误差：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6～7个计数点为宜．规律方法总结1．数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度与瞬时速度，确定物体的运动性质等．(2)处理的方法①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质．②利用逐差法求解平均加速度a1＝x4－x13T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2⇒a＝a1＋a2＋a33③利用平均速度求瞬时速度：v n＝x n＋x n＋12T＝d n＋1－d n－12T④利用速度—时间图象求加速度a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动(1)x1、x2、x3…x n是相邻两计数点间的距离．(2)Δx是两个连续相等的时间里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)．(4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等．考点一实验原理与实验操作例1在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________.A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B．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C．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，每次必须由静止释放小车D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，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F．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起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的起始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离G．根据公式a1＝x4－x13T2、a2＝x5－x23T2、a3＝x6－x33T2及a＝a1＋a2＋a33求出a变式题组1．[实验操作与实验原理](2013·广东·34(1))研究小车匀变速直线运动的实验装置如图1甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．图1①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平板上，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图乙中标出的相邻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＝____________.2．[实验器材与实验原理]某同学用如图2甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．图2实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C．测出x1、x2、x3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列问题：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器与器材中，必须使用的有________．(填选项代号)A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重锤G．弹簧测力计H．滑动变阻器(2)如果小车做匀加速直线运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是________．考点二数据处理与误差分析例2(2012·山东理综·21(1))某同学利用如图3所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图4所示．打点计时器电源的频率为50 Hz.图3图4①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点____与________之间某时刻开始减速．②计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)③物块减速运动过程中加速度的大小为a＝______m/s2.变式题组3．[数据处理](2014·全国大纲·22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图5所示．拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h与斜面的长度s.数据如下表所示．重力加速度大小g＝9.80 m/s2.图5单位：cm(1)物块的加速度a＝________ m/s2(保留3位有效数字)．(2)因为______________________________________，可知斜面是粗糙的．4．[数据处理]实验中，如图6所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.图6(1)根据纸带可判定小车做________运动．(2)根据纸带计算各点瞬时速度：v D＝________ m/s，v C＝________ m/s，v B＝________ m/s.在如图7所示坐标中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________.图7(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是________________________________________________________ ________________.考点三实验拓展与创新例3某校研究性学习小组的同学用如图8甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x01＝1.40 cm，x12＝2.15 cm，x23＝2.91 cm，x34＝3.65 cm，x45＝4.41 cm，x56＝5.15 cm.试问：图8(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的________原理类似．(2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2.(结果均保留两位有效数字)拓展题组5．[实验拓展]光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图9甲所示，a、b分别是光电门的激光发射与接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1与2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2 s 与4.0×10－3s．用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．图9(1)滑块的宽度d＝________ cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________ m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________ m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1与v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1与2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．6．[数据处理]某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，图10所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点(后面计数点未画出)，相邻计数点间有4个点迹未画出(打点计时器每隔0.02 s打出一个点)．图10(1)为研究小车的运动，该同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图11所示．简要说明怎样判断此小车是否做匀加速直线运动．图11(2)在图10中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.31 cm、x4＝8.94 cm、x5＝9.57 cm、x6＝10.20 cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是________ m/s，小车运动的加速度大小是________ m/s2(计算结果均保留两位有效数字)．。
实验：研究匀变速直线运动
实验：研究匀变速直线运动基础知识归纳1.实验目的(1)练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况. (2)测出匀变速直线运动的加速度. 2.实验原理(1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电磁打点计时器和电火花计时器都是使用 交流交流 电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是的工作电压是 4～6 V ，电火花打点计时器的工作电压是，电火花打点计时器的工作电压是 220 V .当电源频率是50 Hz 时，它每隔它每隔 0.02 s 打一次点. (2)若纸带上相邻点间的位移差x n ＋1－x n ＝ 0 ，则物体做匀速直线运动.若x n ＋1－x n ＝ C (非零常数) ，则物体做匀变速直线运动. (3)根据纸带求加速度的方法：根据纸带求加速度的方法：用“逐差法”求加速度.设相邻计数点间的距离分别为x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝ 3aT 2 (T 为相邻计数点间的时间间隔)求出a 1＝2143 T x x -、a 2＝2253T x x -、a 3＝ 3 236Tx x -，再算出a 1、a 2、a 3的平均值，就是物体运动的加速度. 3.实验器材电火花打点计时器(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. 4.实验步骤(1)安装实验装置(如图所示). (2)接通电源，释放小车，重复打纸带三条. (3)挑选纸带，确定计数点，测相邻间距. (4)用逐差法求加速度. 5.注意事项(1)计时器打出的点不清晰，可能是计时器打出的点不清晰，可能是 电压偏低电压偏低 或 振针位置不合适振针位置不合适 . (2)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些. (3)计时器打点时，应先计时器打点时，应先 接通电源接通电源 ，待打点稳定后，再，待打点稳定后，再 拉动纸带拉动纸带 . (4)拉动纸带前，应使拉动端停靠在拉动纸带前，应使拉动端停靠在 靠近打点计时器靠近打点计时器 的位置. (5)小车的加速度应适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 50 cm cm 的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜. 重点难点突破一、对实验操作步骤及注意事项的理解和掌握要熟练实验的操作过程，特别注意减少实验误差的操作技巧. 二、数据分析与处理1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，A 、B 、C 、D 、…为时间间隔相等的各计数点，x 1、x 2、x 3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝…＝常数，即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动. 2.由纸带求物体运动加速度的方法由纸带求物体运动加速度的方法(1)根据Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝…＝aT 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a ＝2T xD ，然后求平均值. (2)用逐差法求加速度：根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT2 求出a 1＝2143T x x -、a 2＝2253T x x -、a 3＝2363T x x -，再算出a 1、a 2、a 3的平均值a ＝3321a a a ++即为物体运动的加速度. (3)用v-t 图象法，先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度v n ＝T x x n n 21++，求出打第n 个点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t 图象，图线的斜率即为物体运动的加速度：a ＝t vDD . 以上三种求a 方法中，方法(1)求法误差较大，如果所测数据多一般选取方法(2)、(3). 三、研究匀变速直线运动的其他方法研究匀变速直线运动，除了运用纸带数据分析法之外，我们还可以通过频闪照相法、滴水法等进行分析研究. 典例精析典例精析1.实验操作步骤及注意事项【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上下述步骤的代号填在横线上 . A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C.换上新的纸带，再重做两次换上新的纸带，再重做两次D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F .把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G .断开电源，取出纸带断开电源，取出纸带【解析】正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并用垫片把木板的一端垫高.把打点计时器固定在木板较高的一端，并连好电路.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后.使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，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再重做两次，即顺序为DBFAEGC. 【答案】DBFAEGC 【思维提升】对实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析，同时要理解实验步骤中关键几步，如“固定时定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于远离定滑轮的一端；开始实验时先接通电源，后释放小车”等. 【拓展1】在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是( ACD ) A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算计算D.适当增加挂在细绳下钩码的个数的个数【解析】选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点的间隔增大，选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点的间隔增大，在用直尺测量这些点间在用直尺测量这些点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A 正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故B 错，D 对；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此C 项正确. 2.研究匀变速直线运动的其他方法【例2】两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示.连续两次曝光的时间间隔是相等的.由图可知可知 ( ) A.在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同两木块速度相同B.在时刻t 3两木块速度相同两木块速度相同C.在时刻t 3以及时刻t 4之间某瞬时两木块速度相同之间某瞬时两木块速度相同D.在时刻t 4以及时刻t 5之间某瞬时两木块速度相同之间某瞬时两木块速度相同【解析】设连续两次曝光的时间间隔为t ，记录木块位臵的直尺最小刻度间隔长为l ，由图可以看出下面木块间隔均为4l ，木块做匀速直线运动，速度v ＝tl4.上面木块相邻时间间隔内木块的间隔分别为2l 、3l 、4l 、5l 、6l 、7l ，相邻相等时间间隔t 内的位移之差Δl ＝l ＝恒量， 所以上面木块做匀变速直线运动由某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得t 2、t 3、t 4、t 5时刻的瞬时速度分别为：v 2＝t l t l l 25232=+ v 3＝t l t l l 27243=+ v 4＝t l t l l 29254=+ v 5＝tlt l l 211265=+ 可见速度v ＝tl4介于v 3、v 4之间，选项C 项正确. 【答案】C 【思维提升】(1)解决本题首先要具备一定的观察、分辨和信息提取能力，这也是近几年高考的考查热点. (2)熟练应用匀变速运动的一些重要结论，如Δx ＝aT 2，202t t vv v +=等可快速深入问题的实质，简化解题过程. 【拓展2】用滴水法可以测定重力加速度的值，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A ，使水一滴一滴持续地滴落到挡板上，如图所示，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴在挡板上的声音的同时，下一个水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h ，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“0”，以后每听到一声水滴声，依次数“1,2,…”,一直数到“n ”时,按下秒表按钮停止时，读出秒表的示数为t .写出用上述测量方法计算重力加速度g 的表达式：g ＝ 2hn 2/t 2 . 【解析】n 次响声间隔时间对应n 个水滴下落的时间间隔，所以一个水滴下落的时间T ＝t /n 由h ＝21gT 2得 g ＝22T h＝2hn 2/t 2 3.实验数据分析与处理【例3】某同学用右图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动实验步骤如下：实验步骤如下： a .安装好实验器材. b .接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次.选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如下图中0、1、2、…、6点所示. c .测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离，分别记为s 1、s 2、s 3、…、s 6. d .通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀变速直线运动. e .分别计算出s 1、s 2、s 3、…、s 6与对应时间的比值66332211t s t s t s t s 、、、、 . f .以t s 为纵坐标、t 为横坐标，标出t s 与对应时间t 的坐标点，画出t s -t 图象.结合上述实验步骤，请你完成下列任务：结合上述实验步骤，请你完成下列任务：①实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有列的仪器和器材中，必须使用的有 和 (填选项代号). A.电压合适的50 Hz 交流电源交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺刻度尺D.秒表秒表E.天平天平 F .重锤重锤②将最小刻度为1 mm 的刻度尺的0刻度线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图所示，则s 2＝ cm ，s 5＝ cm. ③该同学在下图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出t s -t 图象. ④根据ts -t 图象判断，在打0计数点时，小车的速度v 0＝m/s ；它在斜面上运动的加速度a ＝ m/s 2. 【解析】①A ，C ②0刻度线和0计数点左端对齐，s 2是计数点0与2间的距离，读数时应注意从计数点2的左端读起，s 5同理.答案为(2.99～3.01)，(13.19～13.21). ③ts-t 如图所示. 26)26(＝TT T 4)26. 【思维提升】t -斜率为21a 【例4】在研究匀变速直线运动实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表格所示计数点序号计数点序号1 2 3 4 5 6 计数点对应时刻(s) 0.1 0.2 0.3 0.40.5 0.6 通过计数点的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 为了算出速度，合理的方法是为了算出速度，合理的方法是 ( ) ＝2T D 求出加速度，再取平均值，即为实验所。
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实验一：探究匀变速直线运动一、实验目的1．练习使用打点计时器，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直线运动的方法．(Δx ＝aT2) 3. 计算纸带上某点的瞬时速度。
4．测定匀变速直线运动的加速度．二、实验原理1．打点计时器(1)作用：计时仪器，每隔T=0.02 s 打一次点． fT 1(2)工作条件电火花打点计时器 工作电压：220V 交流电 电源频率f=50Hz 电磁打点计时器 工作电压：6V 交流电 电源频率f=50Hz (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． （4）纸带上相邻两点的时间 相邻两点为自然点：T=0.02S相邻两点为计数点：T=0.02х(n+1)s n 指相邻两计数点间自然点的数量 2．利用纸带判断物体运动状态的方法(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…，若v2－v1＝v3－v2＝v4－v3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a ＝ ….(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4…，若Δx ＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx ＝aT2.原理：如图所示，s 1，s 2…，s n 是相邻两计数点间的距离，△s 是两个连续相等的时间里的位移之差，即△s 1=s 2－s 1，△s 2=s 3－s 2…，T 是两相邻计数点间的时间间隔且T=0.02ns （n 为两计数点间的间隔数），由运动学公式：得△s=s 2－s 1=aT 2，T 是恒量。
当a 为恒量时，△s 也为恒量，即做匀变速直线运动的物体的△s 必为恒量，它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件。
若物体做初速为零的匀加速直线运动，其判断条件是：3．速度、加速度的求解方法(2)“平均速度法”求速度,匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于整个过程的平均速度 如图1－4－1所示． 即 Tx x vn nn21++=图1－4－1(1)“逐差法”求加速度，如纸带给出六段连续位移，如下图所示得到：a1＝Ts s 2143- ，a2＝TS S 2253- ， a3＝TS S 2363-然后取平均值，即 3321aa a a ++==a ()()Ts s s s s s 21234569++-++这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性． 注;T 是指每段位移所用时间 拓展：其它情况求加速度 1、 纸带给出两段连续的位移Ts s n n a 21--=2、 纸带给出两段不连续位移;()Ts s m n a mn2--=3、纸带给出四段连续位移()()Ts s s s a 212344+-+=4 纸带给出八段连续位移()()Ts s s s s s s s a 24321876516+++-+++=(3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度， 画出 v －t 图，直线的斜率即加速度．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、实验步骤图1－4－2一、仪器安装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．2．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，把纸带穿过打点计时器，并将它的一端固定在小车的后面．实验装置见图1－4－2所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．二、测量与记录例图1—4--3注意：位移的读数一定要估读到分度值的下一位。
有效数字的位数是从第一位不是零的开始往后数到最后一位的数字个数（后面是零的也要数上）3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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．4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s，如图1－4－3所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中5．利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度．6．增减所拴的钩码数，再做两次实验．三、数据处理及实验结论7. 由实验数据得出v－t图象(1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图1－4－4所示可以看到，描出的几个点都大致落在一条直线上．(2)做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．图1－4－48．由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析(1)分析图象的特点得出，小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如图1－4－5所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)通过函数关系进一步得出，既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化．图1－4－5五、注意事项1．交流电源的电压及频率要符合要求．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸．3.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4．先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．5．要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s.6．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上的点过于密集．7．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T.8．测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差常见题型【例1】在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏可编上序号G、H……)________．A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上___________________________解析：A中应先接通电源再放开纸带，D中先断开电源，使计时器停止工作，再取下纸带；遗漏G，换上新纸带重复实验三次．答案：ADG BEFCADG【例2】某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如图1－4－6所示，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，该同学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm.(1)小车做什么运动？ (2)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？(3)计算小车的加速度多大？图1－4－6解析：(1)因为相邻的位移差Δx＝BC－AB＝CD－BC＝DE－CD＝EF－DE＝常数，所以小车做匀加速运动．(2)由图可知，相邻计数点的时间间隔T＝2×0.02 s＝0.04 s由求瞬时速度的方法可得：vB＝m/s＝0.415 m/s，vC＝m/s＝0.495 m/s，vD＝m/s＝0.575 m/s，vE＝m/s＝0.655 m/s.(3)画v－t图象，如图所示，描点、拟合得到直线，由图象可得a＝2.0 m/s2.也可以用公式代入计算答案：(1)匀加速运动(2)0.415 m/s0.495 m/s0.575 m/s0.655 m/s(3)2.0 m/s2题后反思：判断一个物体是否做匀变速运动的常见方法有：Δx＝aT 2和Δv＝aT的方法．【例3】某同学用图1－4－7所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50 Hz.在所选纸带上取某点为0计数点，然后每3个点取一个计数点．所有测量数据及其标记符号如图1－4－8所示．图1－4－7 图1－4－8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g1＝(x2－x1)/T2，g2＝(x3－x2)/T2，…，g5＝(x6－x5)/T2，取平均值g＝8.667 m/s2；方法B：由g1＝(x4－x1)/(3T2)，g2＝(x5－x2)/(3T2)，g3＝(x6－x3)/(3T2)，取平均值g＝8.673 m/s2.从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6、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________(选填“A”或“B”)更合理，这样可以减少实验的________(“系统”或“偶然”)误差．本实验误差的主要来源有________________________(试举出两条)．答案：x1、x6(或37.5、193.5)x1、x2、x3、x4、x5、x6(或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)B偶然阻力(空气阻力、振针阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等(任选两条)高考真题演练（2013年广东物理高考真题）。