第一章 实验一 研究匀变速直线运动

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(4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是________ m/s，则此速度的物理意义是
________________________________________________________________________
b．剪下相邻计数点间的纸带紧排在一起求解加速度．
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2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离． (2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…. (3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n s(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．
小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有
关”或“无关”)．
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解析：(1)由纸带上的点可以看出xAB＝7.5 cm，xBC＝20.1 cm，xCD＝32.7 cm，xDE＝ 45.3 cm，xDE－xCD＝xCD－xBC＝xBC－xAB＝12.6 cm，相邻相等时间间隔内的位移差 相等，所以小车做匀加速直线运动．
3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (2)两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；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，防止钩码落地和小车与滑轮 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产生的影响，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．
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考点一 教材原型实验 1．[基本仪器的应用] 如图所示中的甲、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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②利用逐差法求解平均加速度(如图所示)
a1＝x43－T2x1，a2＝x53－T2x2，a3＝x63－T2x3⇒a＝a1＋a32＋a3.
③利用平均速度求瞬时速度：vn＝xn－21＋T xn.
④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；
(2)由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1
s，根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，得vB＝
xAC 2T
＝
0.276 0.2
m/s＝1.38
m/s，vC＝
xBD 2T
＝
0.603－0.075 0.2
m/s＝2.64
m/s，vD＝
xCE 2T
＝
1.056－0.276 0.2
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二、实验原理与要求
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[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)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细 绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图，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，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时 器，固定在小车后面；
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结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务． (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，在下列仪器和器材中，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
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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、….
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(3)把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车； (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．
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__________________________________ຫໍສະໝຸດ Baidu_____________________________________.
(5)描绘v
-t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度
Δx Δt
表示各计
数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大
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[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和瞬时速度，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．
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(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、 x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为 ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________.
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(1)图乙是________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器，电源采用的是 ________(选填“交流4～6 V”或“交流220 V”)．它们所接电源均为频率为50 Hz 的交流电源，振针每隔________s打下一点．现在使用打点计时器测定物体的速度， 当电源频率低于50 Hz时，若仍按照50 Hz计算，则测出的速度值将比真实值 ________(选填“大”或“小”)． (2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为________m/s，第二个遮光片通过光电门 的速度大小为________m/s. (3)小车做加速直线运动的加速度大小为________m/s2.
解析：(1)打点计时器应使用交流电源，测量位移需用到刻度尺，故应选A、D. (2)如果小车做匀加速直线运动，则连续相等时间内的位移之差为恒量，故x2－x1＝ x3－x2；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vn＝xn＋2Txn－1，得vc＝x21＋0tx3.
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(3)根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔，且T＝ 5t)，求出a1＝x43－T2x1，a2＝x53－T2x2，a3＝x63－T2x3，则a＝a1＋a32＋a3 ＝x4＋x5＋x622－5t2x1＋x2＋x3.
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(2)第一个遮光片通过光电门的平均速度大小为v1＝
L Δt1
＝0.05
m/s；第二个遮光片通
过光电门的平均速度大小为v2＝ΔLt2＝0.10 m/s.
(3)根据加速度定义式可得小车的加速度a＝v2－t v1＝0.05 m/s2.
答案：(1)电火花 交流220 V 0.02 大 (2)0.05 0.10 (3)0.05
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2．[实验原理与操作] 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．
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(1)根据________________可以判定小车做匀加速运动． (2)根据运动学有关公式可求得vB＝________ m/s，vC＝________ m/s，vD＝ ________ m/s. (3)利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的v -t图线(以打A点时开始计时)，并根 据图线求出小车运动的加速度a＝________ m/s2.
答案：(1)AD
(2)x2－x1＝x3－x2
x2＋x3 10t
(3)x4＋x5＋x622－5t2x1＋x2＋x3
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3．[数据处理与分析] 在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，如图甲 所示的是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，而 相邻计数点间还有4个点未画出．打点计时器所接电源频率为50 Hz.
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 实验一 研究匀变速直线运动
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一、实验目的 1．练习正确使用打点计时器，学会利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．测定匀变速直线运动的加速度．
m/s＝3.90 m/s.
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(3)作图时注意，尽量使描绘的点落在直线上，若不能落在直线上，尽量让其分布在 直线两侧．
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解析：(1)图乙是电火花打点计时器，电源采用的是交流220 V．它们所接电源均为 频率为50 Hz的交流电源，振针每隔0.02 s打下一点，当电源频率低于50 Hz时，打点 时间间隔T大于0.02 s，由v＝xt 可知实际计算中时间t偏小，则测出的速度值将比真实 值大．
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C．停表 D．刻度尺 E．天平 F．重锤 G．弹簧测力计 (2)如果小车做匀加速运动，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________________________________________________________________．