纸带(打点计时器类)
打点计时器(纸带分析+典例)
3、启动电源,释放小车或用手水平 地拉纸带,纸带上就打出一 行小点。 随后立即关闭电源。
4、取下纸带,观察点子的分布情况, 选择适当的计数点,注意计数点间的 时间间隔。 5、用刻度尺分别测量出第一个点到 第n个点的距离。 6、 在进行实际测量之前,依据实验 要求自己设计一个表格,用来记录以 上测量值和填写相应计算的结果。
8.99
5.49 2.50
13.01
O
A
B
C
单位 cm D
纸带在几个时刻的瞬时速度
位置 O A B C D
v /( m . s )
1
分析数据 纸带在几段时间中的平均速度
0 1
9.45
2
3
4
5
6
19.60
7
20.03
x / cm
7.40
11.40 13.47 15.65 17.65
t / s
打点计时器
打点计时器作用:
计时仪器,并且能记录物体的相 对位置。
使用的特点:
必须使用交流电。 我国民用交流电频率为50Hz, 两个点间的时间间隔为0.02s。
认识两种打点计时器
练习使用打点计时器
1、依照老师的说明,了解打点计时 器的结构和使用要求、注意事项,把 打点计时器固定好。 2、按照说明连接使用仪器并把纸带 装好。
2、如图是研究匀变速直线运动实验中打点 计时器打出的纸带,每6个打点选一个计 数点,各计数点对应在刻度尺上的示数 已在图中示出,单位是cm,交流电源 50Hz。计数点间隔时间为T= 0.10 s , Vc= 0.20 m/s ,
实验报告模板
一、实验目的 二、实验器材 三、实验原理 四、实验步骤(内容) 五、实验数据 六、数据处理 七、实验结果 八、误差分析 九、交流合作
打点计时器实验步骤及其操作总结
纸带 打点计时器 图1-1 打点计时器实验实验名称:打点计时器测小车加速度(重力加速度)实验原理:电磁打点计时器(电火花打点计时器)都是使用50Hz 交流电,所以每隔0.02s 都会打下一个点。
实验器材:(测小车加速度)打点计时器、纸带若干条、铅笔、签字笔、毫米刻度尺、交流电源、带滑轮的长木板、小车、钩码(测重力加速度)打点计时器、纸带若干条、铅笔、签字笔、毫米刻度尺、交流电源、重锤、缓冲沙盒实验图:实验步骤:(一)实验操作部分1.依照实物图连接好电路图。
(注意:一定要使用交流电源!电磁打点计时器是6v 低压交流电源;电火花打点计时器是220v 交流电源。
测重力加速度时,使用的是铁架台;测小车加速度时使用的是带定滑轮的长木板,山东科技大版在设计该实验室使用了调节长木板与水平桌面的夹角来使得小车的下滑分力来平衡小车与长木板间的摩擦力)2.取一条长度合适的纸带,一段与小车相连,另一端穿过打点计时器限位孔并压在复写纸之下。
将小车另一端通过细线、绕过定滑轮与钩码相连。
并将小车靠近打点计时器,并用手按住小车。
(测重力加速度时)将纸带一端与重锤相连,另一端通过打点计时器限位孔压在复写纸之下,用手提起纸带使重锤靠近打点计时器。
3.接通电源,让打点计时器先工作一会在释放小车。
(测重力加速度时)先接通电源,让打点计时器先工作一会,再释放重锤。
4.在小车运动到快靠近定滑轮时关闭电源,同时按住小车,取下纸带。
(测重力加速度时)待纸带落入缓冲沙盒后在关闭电源。
5.换上新纸带,改变小车自重或钩码重,重复多次实验。
(测重力加速度时)在实验室不同的位置同一高度、同一位置不同高度等采用控制变量法多做几次。
6.挑选点迹清晰的纸带,将起点处标记为O 点,以后依次每隔四个点标为一个计数点,分别为A 、B 、C 、D ……并用毫米刻度尺量出每两个相邻计数点间的距离,分别记为1x 、2x 、纸带 夹子 重物打点计时器 接电源 图1-23x 、4x ……进行数据处理。
打点计时器实验
1、研究物体匀变速直线运动实验仪器:打点计时器、交流电源(电火花打点计时器—220V,电磁打点计时器—4~6V)、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线实验原理:打点计时器上同时记录了时间和位置两个信息,通过s,t可以判断物体是否匀变速,若是可以求得其加速度;数据处理方法。
(纸带处理)实验步骤:(1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在轨道没有滑轮一端,连接好电路;再把细绳拴在小车上,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,并把它的一端固定在小车的后面(若是电火花打点计时器,用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。
(2)把小车停在靠近打点计时器处,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)从三条纸袋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开始点,并把每打五个点的时间作为时间的单位,即T=0.02×5=0.1s,在选好的开始点下面记作0,第六点作为计数点1,依次标出计数点2、3、4、5、6。
两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作s1、s2 (6)(4)求出a的平均值,它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
注意事项:(1)小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差。
(2)细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车拉力不变;(3)开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器(4)先通电后放开小车(5)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为一个计数点),选取的计数点不少于6个;(6)若为电磁打点计时器(f打点=f电源,电源频率越大,针与纸带摩擦越大,a越小),若出现连续直线,则抬高针;若为电火花则无针与纸带的摩擦。
纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。
(7)不要分段测量各段位移,尽可能的一次测量完毕(可先统一量出到记数起点之间的距离)。
有关高中物理打点计时器的实验总结
瞬时速度:利用了某一段时间内的平均速度和这一段 特别注意: 时间中间时刻的瞬时速度相等。 (1)给数据的方法; (2)时间间隔; 加速度:1)ΔS = aT² (3)统一单位; 2)逐差法 3)图像法
(4)有效数字的位数。
练习一:(2010· 广东高考) 某同学在做匀变速直线运动实验
中获得的一条纸带.
1.20 ① OD间的距离为________cm 。 ② 图15是根据实验数据绘出的s-t² 图线(s为各计数点至同一起点的距离),斜率 1.00 二分之一加速度 ,其加速度a大小为________m/s² 表示__________________ (保留三位有效数 字)。
真题再现2: 2008年广东高考物理
2、熟知各类实验的基本原理; 3、基于基础实验,灵活处理实验变式问题。
四、探究动能定理实验(1)
1、装置(探究合外力做功与速度的关系)
2、纸带特点:
3、注意事项:1)平衡摩擦力; 2)测小车速度时应选取打点均匀的部分(匀速运动段) 3)小车质量尽量大一点。
练习五、 (多选)在“探究功与物体速度变化的关系”实验 中, 下列叙述正确的是( D F )
A.实验中所用的橡皮筋原长必须相同,粗细可以不同; B.放小车的长木板应该尽量使其水平; C.在正确操作下,小车释放后先做匀加速运动,再做匀速运动; D.实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都要相同; √ E. 求小车速度应使用纸带上第一点到最后一点的距离来计算;
练习二 :(2010· 全国Ⅱ)利用图中所示的装置 可以研究自由落体运动.实验中需要调 整好仪器,接通打点计时器的电源,松 开纸带,使重物下落,打点计时器会在 纸带上打出一系列的小点. (1) 为 了 测 得 重 物 下 落 的 加 速 度 , 还 需 要 的 实 验 器 材 有
打点计时器和纸带处理
计时点:打点计时器打在纸带上的点 (频率为50HZ时,相邻点之间的时间间 隔是T=0.02s),指的是全部的点迹。
计数点:为了方便研究运动规律,从 纸带上有规律的取出部分计时点(指 的是部分点迹)。
为了研究的方便,我们一般取T=0.1s
0.1s
0
1
2
3
4
5
6
7
T=0.1s的三种说法: 每5个点作为一个计数点 每隔4个连续点取1个计数点 相邻记数点间有4个计时点未标出
如图所示求打某一点的瞬时速度只需在这一点的前后各取相同时间间隔t的两段位移x求加速度2若纸带中间一段模糊不清且知道是匀变速直线运动如图甲情况则用44求加速度3用逐差法求加速度如图乙因为a4图像法求加速度按相等的时间间隔取连续几段位移从它们的分界点处剪开将剪得的几段纸带按顺序贴在坐标中各段紧靠但不重叠然后连接每段纸带上端的中点可以得到一条表示vt关系的图像从而求得加速度
x1 x2 v 0.399m / s 2T
例题3、某探究小组为了研究小车在桌面上的直线 运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前, 将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验 时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车 运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水 滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。 (已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)
相邻水滴间的时间间隔: 根据逐差法可得: A点的速度大小:
针对训练3、某同学用如 图甲所示的实验装置验证机 械能守恒定律。实验所用的 电源为学生电源,可以提供 输出电压为6V的交变电流和 直流电,交变电流的频率为 50Hz。重锤从高处由静止开 始下落,重锤拖着的纸带上 打出一系列的点,对纸带上 的点测量并分析,即可验证 机械能守恒定律。
打点计时器求纸带加速度
如图5所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸 带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上 注明了他对各个计数点间距离的测量结果.(单位:cm)
14.实验室备有下列仪器: A.长度为1 m最小刻度为毫米的刻度尺; B. 长度为1 m最小刻度为分米的刻度尺; C.秒表;D.打点计时器; E.低压交流电源 (50 Hz);F.低压直流电源; G.天平。 为了测量重锤下落的加速度的数值,上述仪器 中必须有的是 (填字母代号),实验 是通过研究重锤做 运动来测量重锤下 落加速度的。
A
· ·· · · · · ·
B
·
·
·
C
D
E
F
1.60 4.00 7.20 11.20 16.00
(1)电磁打点计时器是一种________仪器,使用 ________电源,工作电压________伏,当电源频率为 50赫时,它每隔_______打一次点。 (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中, 有以下基本步骤: A、松开纸带让物体带着纸带运动 B、穿好纸带 C、把打点计时器固定好 D、接通电源,进行打点 以上步骤中正确的顺序是______________。
1.60
4.00 7.20 11.20 16.00
C ·
·
D ·
·
E ·
·
F ·
把一电火花计时器固定在斜面上某处,一小车拖着 穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图甲所示 .
(1)电火花计时器,它使用_____电源(选填“直流” 或“交流”),工作电压______V. (2)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,打点计 时器打A点时小车的速度vA= m/s, 打B点时小 车的速度vB= m/s. (3)小车下滑的加速度a=______m/s2.
打点计时器纸带处理方法的总结
噩 五、 连续偶数段位移用“ 逐差法” 求加
速 度 ( 图 5为 例 ) 以
择不 同的 挡位 ,打 点的时 间间隔也就 不
同 , 时 间 间 隔 均 为 所 选 挡 位 对 应 频 率 的 但
倒 数 . 使 用哪种打 点计 时器 , 不论 所打 出 的纸带上 的点都表 示 了和纸 带相连 的运 动物体在不 同时刻的位置 , 通过研究纸带 上点子之 间的 间隔 , 就可以 了解物体 的运 动情况 , 这就 是纸带的处理.
定 值
点, 可直接 由Ax a 计算物体 的加速度. =t
例: 某同学用重物拖着纸带竖直下落
的方法测量重 力加速度 g打 点计时器所 ,
理数据 .
二 、 据 纸 带 求瞬 时速 度 根
根 据 匀 变速 直 线 运 动 中 , 段 时 间 内 一
从 各计 数 点 处 将 纸 带 剪 断 , 图 4所 按
, 一 ’,,
压 交流 电源 ,它每隔 00 s 一次 点 : .2 打 电 火花打 点计时器直接使 用“2 V 5H ” 2 0 ,0 z 交 流电源 , 电火花计时器提供了三个脉冲 但
输 出 挡位 , 别 是 “0 z 5H 、 O H ”选 分 2 H 、0 z 1 O z ,
2根据图像求初、 . 末速度. 将所作 图像延长至与纵轴相交 , 其截
E, 0点 ” P 的瞬 时速 度 在 图像 上取 “0 z 挡 位 , 每 五 个 计 时 点 取 一 个 计 数  ̄ P 为“ 5H” 则 = T时对应 的数据点 ,其纵坐 标值 点; 若使用“ O H ” 1 O z 挡位 , 则需要每十个计 出当 t 5 即为 “ 5 的瞬时速度 V 点 ” 时点取一个计数点.
力学实验与创新(纸带类实验)
即“变曲为直”。
(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单
位。
(6)明确图像的斜率、截距的物理意义。
考向一 研究匀变速直考点线二运栏动目索 引
1.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线
运动。
(1)实验中,必需的措施是 AB 。高考导
A.细线与长木板平行
航
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
测量小球下落的距离,故需要米尺。
(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上
下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小
球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故
米尺只能竖直放置。
(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g=
Δx T2
= (0.587-0.245)-0.245 m/s2=9.7 m/s2。
专题整合
栏目索 引
高考导 航
专题七 实验技能与创新
微专题 ⑰ 力学实验与创新
栏目索 引
高考导 航
考情速览
栏目索 引
考点、年份
1.“纸带” 类实验
2.“橡皮条 、弹簧、碰 撞”类实验
2017 全国卷Ⅰ
T22 全国卷Ⅱ
T22
全国卷Ⅲ T22
2018
2019
全国卷
高考导
航
——
ⅠT22 全国卷Ⅱ
T22
全国卷Ⅰ T22
= 。 s6 s5 s4-s3-s2-s1
引
(2)该同9T学2 先探究合外力不变的情况下,加速度与质
量A.平的衡关摩系擦,以力下时说,要法把正装确有的砝是码D的砝码高航考盘。导 用细绳通
过定滑轮系在小车上,把木板不带滑轮的一端缓慢
重点实验:打点计时器和纸带的处理
打点计时器和纸带的处理1、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图1所示,A 、B 、C 、D 、E 为时间间隔相等的各计数点,s 1、s 2、s 3、s 4为相邻计数点间的距离,若△s =s 2-s 1=s 3 -s 2=…… =c(常数),即若连续相等的时间间隔内的位移差是恒量,则与纸带相连的物体的运动是匀变速直线运动。
2、由纸带求物体加速度的方法:根据s 4-s 1=s 5-s 2=s 6-s 3=3a T 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔),求出a 1,a 2 ,a 3 ,再计算出其平均值即为物体运动的加速度。
在学习纸带处理方法时,要灵活理解题目在信息呈现方式上的差异,再运用最基本的原理进行求解。
下面举几例变化的情况.一.位移给出形式的变化例1.在“研究匀变速直线运动”的实验中,小车拖着纸带运动,打点计时器每隔0.02s 打一个点,打出的纸带如图2,选出A 、B 、C 、D 、E 共5个计数点,每相邻两点间还有四个实验点(图中未画出),以A 点为起点量出的到各点的位移已标在图上。
由此可求得小车运动的加速度a = m/s 2 ,打下A 点时小车运动的速度为v A = m/s 。
二.时间间隔给出形式的变化例2.在“研究匀变速直线运动”的实验中,小车拖着纸带运动,打点计时器每隔0.02s 打一个点,打出的纸带如图3,选出A 、B 、C 、D 、E 共5个计数点,每相邻两点间还有四个实验点(图中未画出),以A 点为起点量出的到各点的位移已标在图上。
由此可求得小车运动的加速度a = m/s 2 ,打下A 点时小车运动的速度为v = m/s 。
三.纸带数据呈现方式的变化例3.做匀加速直线运动的小车,牵引一条纸带,通过打点计时器交流电源的频率是50Hz ,由纸带上打出的某一点开始,每5个点剪下一段纸带,按如图4所示,使每一条纸带下端与x 轴重合,左边与y 轴平行,将纸带贴在直角坐标系中,求:(1)在第一个0.1s 内中间时刻的速度是 m/s 。
打点计时器实验专题详解
实验:练习使用打点计时器·知识点精解【实验原理】打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器,它的工作电压为4~6伏特。
当频率 f=50赫兹时,它每隔0.02s打一次点。
当运动物体拖着纸带运动时,打点计时器便在纸带上打出一系列点,这些点既记录了运动物体的位移,也记录了发生这些位移所用的时间,这就给我们定量地研究运动物体的运动情况提供了方便和可能,计时器的构造如图1-23。
【实验器材】电磁打点计时器以及纸带、复写纸片;两根导线;低压交流电源;刻度尺。
【实验步骤】(1)把打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并且压在纸带上面;(2)在打点计时器的两个接线柱上分别接上导线,两根导线的另外一端分别接到低压交流电源(4~6伏特的交流电)的两个接线柱上。
(3)打开电源开关,用手水平地牵拉纸带,纸带被打上了许多小点。
(4)取下纸带,从能看得清的点数起,如果共有N个点,那么,点子的间隔数为N-1个,用 t=0.02s×(N-1)计算,这段纸带记录的时间是多长。
(5)用刻度尺测量一下,从开始计时的点起到最后一个点间的距离S是多少。
(7)在纸带上打出连续的6个点,分别标上记号0,1,2,3,4,5。
相邻的两个点间的距离为S1,S2,S3,S4,S5,各有多长,看它们是否相等,若S1=S2=S3=S4=S5,则拉动纸带做匀速直线运动,若不相等则做变速直线运动。
【注意事项】打点计时器使用的电源必须是交流电源,且电压是4~6伏。
【同步达纲练习】1.在做完练习使用打点计时器的实验后,关于打点计时器打点时间间隔的长短,三位同学各自发表了自己的看法,其中正确的是( )A.电源电压越高,打点计时器通过的电流越强,计时器打点速度就会越快,每打两个点的时间间隔就会越短B.手拉纸带速度越大,纸带运动越快,计时器打点速度就会越快,每打两个点所需时间间隔就会越短C.打点计时器每打两个点的时间间隔由电源的频率决定,与电源电压的高低和纸带的运动速度的大小无关D.以上都不对2.接通电源与让纸带(随物体)开始运动,这两个操作的时间关系应当是( )A.先接通电源,后释放纸带B.先释放纸带,后接通电源C.释放纸带的同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以3.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列关于纸带上的点痕说法中,哪些是正确的?( )A.点痕记录了物体运动的时间B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.点在纸带上的分布情况,反映了物体的质量和形状D.纸带上点痕的分布情况,反映物体的运动情况4.某同学利用打点计时器测定做匀加速直线运动的小车的加速度,打点后得到的纸带舍去前面比较密集的点,从O点开始每隔两点取一个记数点:O、A、B、C、D,量得OA=1.30cm,OB=3.10cm,OC=5.38cm,OD=8.17cm,则小车的加速度a= m/s2.5. 下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器,在纸带做匀加速直线运动时打出的一列点,图中所标的是每隔5个点所取的记数点,但第3个记数点M没有画出,则该物体运动的加速度为 .BM间的距离约为m.6.在下列给出的器材中,选出本实验中所需的器材填在横线(填编号):①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细绳和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺选出的器材有 .7.某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时,得到了如下图所示的纸带,从O 点开始,每隔两个计时点取一个记数点,则每两个相邻记数点间的时间间隔为 s,测得OA =3.20cm ,DE =9.72cm ,则物体运动的加速度为 m/s 2.8.利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度.下图给出了该次实验中,从O 点开始每5个点取一个计数点的纸带,其中O 、1、2、3、4、5、6都为记数点.测得相邻计数点的距离依次为s 1=1.40cm ,s 2=1.90cm,s 3=2.38cm,s 4=2.88cm,s 5=3.39cm,s 6=3.87cm.(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:v 1=cm/s,v 2= cm/s,v 3= cm/s,v 4= cm/s,v 5= cm/s.(2)作出速度-时间图像,并由图像求出小车的加速度a = cm/s 2.【素质优化训练】1. 如下图,是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带,从O 点开始每5个计时点取一个记数点,依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6,测得s 1=5.18cm,S 2=4.40cm,s 3=3.62cm,s 4=2.78cm,s 5=2.00cm,s 6=1.22cm.(1)相邻两记数点间的时间间隔为 s.(2)物体的加速度大小a = m/s 2,方向 (填A →B 或B →A).(3)打点计时器打记数点3时,物体的速度大小v 3= m/s,方向 (同上).2.用打点计时器研究匀变速直线运动时的主要步骤有:A.把打点计时器固定在长木板的一端,接好电路;B.把小车停在靠近打点计时器时,接通电源后开启小车;C.换上纸带,重复三次,选择一条较理想的纸带;D.把一条细绳系在小车上,细绳跨过定滑轮挂上砝码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车后面;E.断开电源,取下纸带.合理的实验顺序应为 . 1.C 2.A 3.ABD 4.1.37m/s 2 5.51.2cm/s 2 4.36cm 6.①③⑤⑥⑧⑨ 7.0.06 4.53 8.①16.5;21.4;26.3;31.3;36.3 ②图略 a =A B AB t t v v --=50cm/s 2【素质优化训练】1.①0.1 ②0.80 B →A ③0.32 A →B 2.ADBEC。
打点计时器所得纸带的处理方法
用打点计时器研究物体的运动规律是中学物理常用的方法,要探究物体运动规律,就要分析打出的纸带,纸带分析时要做的工作一般有: 1.判定物体的运动性质(1)若纸带上各相邻点间距相等,则物体做匀速运动.(2)若相邻计数点时间间隔为T ,计算各个连续相等时间内位移的差Δx ,若Δx =aT 2(恒量),则物体做匀变速直线运动. 2.某点瞬时速度的计算根据在匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度:v n =Tx x n n 21++即n点的瞬时速度等于(n -1)点和(n +1)点间的平均速度. 3. 加速度的计算:一般有两种方法由于物体做匀变速运动,所以满足在连续相等的时间间隔内位移差相等,即Δx =aT 2可得a =2T x∆.但利用一个Δx 求得的加速度偶然误差太大,为了减小实验中的偶然误差,分析纸带时,纸带上的各段位移最好都用上,方法如下:(1)利用“逐差法”求加速度(a)如图所示,若为偶数段,设为6段,则,,,然后取平均值,即或由直接求得;(b)若为奇数段,则中间段往往不用,如5段,则不用第三段,则,然后取平均值,即;或去掉一段变为偶数段由(2)先求出第n 点时纸带的瞬时速度(一般要5点以上),然后作出图像,用图像的斜率求物体运动的加速度。
例1、 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,计时器所用电源的频率为50Hz ,如图1所示为小车带动的纸带上记录的一些点,每5个点取一个计数点。
按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,用米尺量出1、2、3、5点到0点的距离如图1所示。
试求:(1)小车做什么运动?(写出判断的依据.......)(2)当打第3个计数点时,小车的速度为多少?(写出求解....加速度的过程......)(3)若小车做匀变速直线运动,小车的加速度为多少?(写出求...x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 60 1 2 3 4 5 6解加速度的过程.......)在上题中,若题目只给出0~1的距离8.78cm 和4~5的距离2.76cm ,则此纸带的加速度为多少?例2、如下图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T =0.10 s ,其中s 1= 7.05 cm 、s 2=7.68 cm 、s 3=8.33 cm 、s 4=8.95 cm 、s 5=9.61 cm 、s 6=10.26 cm ,则计数点3处瞬时速度的大小是____________ m/s ,小车运动的加速度计算表达式为____________,加速度的大小是____________ m/s 2(计算结果保留两位有效数字).例3、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间。
专题四打点计时器纸带问题专题分析
例1、在做“研究匀变速直线运动”旳试验时
,所用电源频率为50 Hz,取下一段纸带研究,
如图1所示,设0点为计数点旳起点,每5个点取
一种计数点,则(1)第一种计数点与起始点间
旳距离x1= 加速度大小a=
cm,(2)计算此纸带旳 m/s2;(3)物体经过
第1个计数点旳瞬时速度为v1=
m/s.
图1
1、在研究匀变速直线运动旳试验中,如图1示
图4
旳公式为a=
,加速度大小为
m/s2.
图1
2、某学生用打点计时器研究小车旳匀变速直线运
动.他将打点计时器接到频率为50 Hz旳交流电源上,
试验时得到一条纸带如图2所示.他在纸带上便于测量
旳地方选用第一种计数点,在这点下标明A,第六个点
下标明B,第十一种点下标明C,第十六个点下标明D,
第二十一种点下标明E.测量时发觉B点已模糊不清,于
是他测得AC长为14.56 cm,CD长为11.15 cm,DE长为
13.73 cm,则
(1)打C点时小车旳瞬时速度大小为 m/s,
(2)小车运动旳加速度大小为
m/s2,
(3)AB旳距离应为 cm.
图2
3、研究小车旳匀变速运动,统计纸带如图4所 示,图中两计数点间有四个点未画出。已知打 点计时器所用电源旳频率为50Hz,则小车运动 旳加速度a = m/s2,打P点时小车运动旳速度 v = m/s。
旳试验中,用打点计时器统计纸带运动旳时间。计时
器所用电源旳频率为50Hz,图3为一次试验得到旳一条
纸带,纸带上每相邻旳两计数点间都有四个点未画出,
按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,用米尺
量出1、2、3、4、5点到0点旳距离如图所示(单位:
专题复习:纸带类实验(学案)
专题复习:纸带、光电门类实验一、探究小车速度随时间变化的规律例1(2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究.物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出.在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是______点.在打出C点时物块的速度大小为____ m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为________ m/s2(保留2位有效数字).二、探究加速度与力、质量的关系实验装置实验操作要求需要平衡摩擦力,改变钩码的质量的过程中,要始终保证钩码的质量远小于小车的质量,此时细绳拉力近似等于钩码的总重力.需要平衡摩擦力,因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力,因此不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车和传感器的总质量.气垫导轨调整水平后,不必平衡摩擦力,传感器可直接测出滑块受到的拉力,故没有必要满足滑块的质量远大于钩码和力传感器的总质量.需要平衡摩擦力,小车是在绳的拉力下加速运动,此拉力可由测力计示数获得,对小车的拉力等于弹簧秤的示数F,不需要用重物的重力来代替,则不要求重物质量远小于小车质量.需要平衡摩擦力,拉力可以由拉力传感器测出,对小车的拉力等于2F,不需要使砂桶(包括砂)的质量远小于车的总质量.例2 (2018·浙江11月选考·17(2))在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物.小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制,如图甲所示.实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力.(1)请指出图乙中错误之处:;(2)调整好实验装置后,在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为.例3(2020·浙江7月选考·17(1))做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:(ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;(ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F的关系.(1)实验获得如图所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小v d=________ m/s(保留两位有效数字,打点计时器的工作频率为50 Hz);(2)需要满足条件M≫m的方案是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”);在作a-F图像时,把mg作为F值的是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”).三、探究做功与物体速度变化的关系例4如图甲,是“探究做功与物体速度变化的关系”的部分实验装置图.则(1)先使小车不连接橡皮筋,发现小车在木板上加速下滑,那么,应把垫块________(“左移”或“右移”);(2)图乙是正确平衡摩擦力后在实验中得到的一条纸带,那么,在A、B、C三个计数点中应测量________点的速度才符合实验要求;(3)关于该实验的注意事项,下列说法正确的是________;A.每根橡皮筋的规格必须相同B.打点计时器接通电源的同时必须释放小车C.每次实验,小车必须从同一位置由静止释放D.改变橡皮筋的条数后,必须重新平衡摩擦力(4)以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标,小车获得速度的平方v2为横坐标,得到如图所示的关系图.根据你所学的知识,图象斜率的物理意义是________________.例5(2019·江苏卷·10)某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理.(1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用:A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择________(选填“A”或“B”).(2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动.同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”).(3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码.接通打点计时器电源,松开小车,小车运动.纸带被打出一系列点,其中的一段如图所示.图中纸带按实际尺寸画出,纸带上A点的速度v A=________m/s.(4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变化量可用ΔE k=12M v A2算出.砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g.实验中,小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用W=mgL算出.多次测量,若W与ΔE k均基本相等则验证了动能定理.四、验证机械能守恒定律例6(2021·浙江6月选考·17(1))在“验证机械能守恒定律”实验中,小王用如图左所示的装置,让重物从静止开始下落,打出一条清晰的纸带,其中的一部分如图右所示.O点是打下的第一个点,A、B、C和D为另外4个连续打下的点.①为了减小实验误差,对体积和形状相同的重物,实验时选择密度大的理由是__________________________.②已知交流电频率为50 Hz,重物质量为200 g,当地重力加速度g=9.80 m/s2,则从O点到C点,重物的重力势能变化量的绝对值|ΔE p|=________ J、C点的动能E k C=________ J(计算结果均保留3位有效数字).比较E k C与|ΔE p|的大小,出现这一结果的原因可能是________.A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带五、探究碰撞中的不变量例7某实验小组用气垫导轨做探究碰撞中的不变量实验,实验装置如图所示.A、B两个滑块(包括遮光片)的质量分别为m1、m2,A、B两滑块上遮光片的宽度分别为d1、d2.(1)实验前,需要将气垫导轨调节水平.接通气源,调节气垫导轨的水平螺钉,在导轨上只放滑块A,轻推滑块A,如果滑块通过两个光电门的时间________,则表明气垫导轨调节水平;(2)将两滑块放在气垫导轨上图示的位置,轻推滑块A,使其以一定的速度向右滑,通过光电门1后与静止的滑块B相碰并粘合,两者一起通过光电门2,与光电门相连的计时器显示滑块A通过光电门1的时间为t1、滑块B通过光电门2的时间为t2,测得滑块A通过光电门2的时间为________,碰撞过程中需要验证的动量守恒定律的表达式为________;(均用题中所给的字母表示)(3)如果上述物理量均已测出,代入数据后发现碰前的动量略大于碰后的动量,请分析引起实验误差的原因:________.【巩固训练】1.(2020·浙江1月选考·17)在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中:(1)都是通过分析纸带上的点来测量物理量,下列说法正确的是________.(多选)A.都需要分析打点计时器打下的第一个点B.都不需要分析打点计时器打下的第一个点C.一条纸带都只能获得一组数据D.一条纸带都能获得多组数据(2)如图是两条纸带的一部分,A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点,每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出.其中图________(填“甲”或“乙”)所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带.“探究加速度与力、质量的关系”实验中,小车的加速度大小a=________ m/s2.(保留两位有效数字,打点计时器的工作频率为50 Hz)(3)在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中,平衡阻力后,小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能________(填“守恒”或“不守恒”).2.(2021·浙江1月选考·17(1))用如图甲所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验.装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车,盘和砝码的重力可当作牵引力.小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出,以小车为研究对象,改变砝码质量,便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系.甲(1)关于这个实验,下列说法正确的是________(多选).A.需要补偿小车受到阻力的影响B.该实验装置可以“验证机械能守恒定律”C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行D.需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量(2)如图乙所示是两条纸带,实验时打出的应是第________条(填写“Ⅰ”或“Ⅱ”)纸带.乙(3)根据实验数据,在坐标纸上画出的W-v2图象是一条过原点的直线,据此图象________(填“能”或“不能”)求出小车的质量.3.(2016·江苏卷·11)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点.光电门固定在A的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取v=dt作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔE p与动能变化大小ΔE k,就能验证机械能是否守恒.(1)用ΔE p=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离.A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端(2)用ΔE k=12m v2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图乙所示,其读数为______cm.某次测量中,计时器的示数为0.010 0 s,则钢球的速度为v=______m/s.(3)下表为该同学的实验结果:ΔE p(×10-2 J) 4.8929.78614.6919.5929.38ΔE k(×10-2 J) 5.0410.115.120.029.8他发现表中的ΔE p与ΔE k之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点?请说明理由.________________________________________________________________________.(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议.________________________________________________________________________.4.某实验小组测量滑块与桌面间的动摩擦因数,其装置如图(a)所示.(1)用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d,读数如图(b)所示,则d=________cm.(2)压缩弹簧后释放滑块(滑块与弹簧不拴接),滑块与弹簧分离后经过光电门的正下方的A 点时,光电门自动记录下遮光时间t,则滑块通过A点的速度的表达式v=________(用d、t表示);最终滑块停在B点,用刻度尺测量出AB距离为x.(3)改变弹簧压缩的长度,测出多组不同的t和x的值,作出x-1t2图象,如图(c)所示.已知图象斜率为k,重力加速度为g,则滑块与桌面间的动摩擦因数μ=________(用k、d、g表示).5.(2020·江苏卷·11)疫情期间“停课不停学”,小明同学在家自主开展实验探究.用手机拍摄物体自由下落的视频,得到分帧图片,利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度,实验装置如图所示.(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中下落物体的是________.(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________.(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球,从刻度尺旁静止释放③手机固定在三角架上,调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能,开始摄像(3)停止摄像,从视频中截取三帧图片,图片中的小球和刻度如图所示.已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16s,刻度尺的分度值是1 mm,由此测得重力加速度为_____m/s2.(4)在某次实验中,小明释放小球时手稍有晃动,视频显示小球下落时偏离了竖直方向.从该视频中截取图片,________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度.。
1.4 打点计时器使用和纸带处理初步
△x =?
△t =?
△ (1)需测量的量: x 、 △t (2)关系式: v x t
三、纸带的处理1.测平均速度(记录)
0 1 2 3 4
初识制表
任务:求纸带上各相邻点之间的平均速度。 首先确定要测量什么? 如何设计表格?
表1 纸带在几段时间中的位移和平均速度
区间 △x/m △ t/ S
第一章 怎样描述物体的运动
1.4
用计时器
测平均速度和瞬时速度
一、两种打点计时器
电磁打点计时器
电火花计时器
一、两种打点计时器
1、电磁打点计时器 (1)原理 (2)构造
(3)工作电压:10V以下
直流? 交流?
一、两种打点计时器
2、电火花计时器 (1)构造: (2)原理:
脉冲电流每隔0.02s 经放电针、墨粉纸 盘放电,在纸带上 印上黑点 (3)工作电压:交 流220V
1、图像特点:直观 2、常用作图法 (1)描点作图 (2)据函数关系式作图 3、作图步骤 (1)建系 (2)描点
少了什么?
(3)连线
小车是如何 运动的?
四、用图象表示速度
t/s
V /m· -1 s
0 0.05
0.1 0.1
0.2 0.2
0.3 0.3
0.4 0.5 0.28 0.28
尖端放电
一、两种打点计时器
3、计时器的作用 (1)测时间 (电源频率50Hz,每隔0.02秒打一个点) (2)测位移 (3)研究纸带 → 研究物体运动
二 、使用计时器打点
操作步骤 (1)固定计时器 (2)穿纸带 (3)启动电源,拉纸带,随后立即关 电源
或用小车拉动纸带:
专题-物理-L2-打点计时器的问题
0
t
重要结论: 1.匀变速直线运动的物体在相邻的、相等的 时间间隔T内的位移之差△s是相等的。 即: △S=S2-S1=S3-S2=S4-S3=aT2 Sm-Sn=(m-n)aT2 常用来求加速度(匀变速直线运动基本性质) 匀变速直线运动的物体在某一时间内的 平均速度等于该时间中点时刻的瞬时速度。
5.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中,让重锤自由下落,打出的一条纸带如图 所示,图7中直尺的单位为cm,点O为纸带上记录到的第一点,点A、B、C、D……依次表示点O以 后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点。
)1(打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=____________进行计算,式中各量的意义是 ________________________________________________ )2(用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=____________m/s 6.某组学生研究小车从斜面上滑下实验,得到如图8所示的纸带,纸带上的计数点用O、A、B、C、D、 E表示。根据图上数据,可判断小车做 运动,小车经过AC段的平均速度是______m/s)。相邻 计数点间的时间间隔为0.1s 5.解析):1( ,FH表示F、H两点间的距离)。2(vG= 1.3m/s 6.解析:相同时间位移越来越大,说明速度越来越大。答案:加速直线,0.6。(
例题3:利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度,下图给出该实验中从0点开 始每5个点取一个计数点S1=1.4cm,S2=1.9cm,S3=2.38cm,S4=2.88cm,S5=3.39cm, S6=3.87cm,求 (3)计算小车的加速度是多大?
解题思路:利用“逐差法”求加速度,
解析:为减少误差,需要用到提供的每一组数据,故用“逐差法”得
打点计时器系列中纸带的处理
打点计时器系列实验中纸带的处理一 、实验要求:1.选取纸带上的点:一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。
2.选取计数点: 打点计时器每打n 个点取一个计数点,则计数点时间间隔为n 个打点时间间隔,即T=0.02n (s )。
一般取n =5,此时T=0.1s 。
3.测量计数点间距离: 为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完毕,即测量计数起点到其它各计数点的距离。
如图所示,则由图可得:1s S I =,12s s S II -=,23s s S III -=,34s s S IV -=,45s s S V -=,56s s S VI -=二、实验目的方法 1. 研究匀变速直线运动(1)纸带处理。
从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹 清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O ,然后每5个点取一个计数点A 、B 、C 、…(或者说每隔4个点取一个记数点),这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s ,便于计算。
测出相邻计数点间的距离s 1、s 2、s 3 …(2)利用s 1、s 2、s 3 …可以计算相邻相等时间内的位移差s 2-s 1、s 3- s 2、s 4- s 3…,如果它们在允许的误差范围内相等,则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。
(3)利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v :如T s s v c 232+=(4)利用纸带求被测物体的加速度a 。
具体来说又有3种方法:①“逐差法”:从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移,则()()23216549Ts s s s s s a ++-++=②利用任意两段相邻记数点间的位移求a :如()2T n m s s a nm --=③利用v-t 图象求a :求出A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的即时速度,画出如右的v-t 图线,图线的斜率就是加速度a 。
打点计时器实验报告
实验报告班级姓名实验课题:用打点计时器测速度实验目的:(1)认识打点计时器的结构及工作原理(2)练习使用打点计时器,并根据纸带研究物体的运动(3)根据纸带上的点迹求平均速度及粗略的测量物体的瞬时速度(4)能认识、描绘v--t图象,并根据v--t图象判断物体的运动情况实验器材:学生电源、导线、打点计时器、纸带、复写纸(斜面、小车、钩码)刻度尺实验原理:1、打点计时器的工作原理:打点计时器是利用电磁感应原理制造的,通过打点来计时的一种仪器。
当通有交流电(4~6V)时,线圈变为一电磁铁(N极,S极不断变化),与永久磁铁相互作用,造成振片上下振动,带动振针在运动的纸带上打下一系列的点迹。
由于交流电为50Hz,故打下的每两个点之间的时间间隔为0.02秒,打下的点不仅记录了物体的位置,也记录了运动所用的时间。
2距离Δ度的公式求出该位移的平均速度。
3、粗略测量瞬时速度:测量某点(位置)瞬时速度时,在其两侧(包含该点)取一段小位移,求出其平均速度,可以粗略的代替该点的瞬时速度。
实验步骤:1、认识打点计时器的构造及工作原理:2、练习使用打点计时器:(1)将打点计时器固定,熟悉实验仪器。
(2)用导线将学生电源与打点计时器连接(学生电源处于关闭状态)。
(3)装好复写纸片及纸带,启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源。
(4)取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点。
如果数出n个点,由间隔数计算出第一个点到第n个点的运动时间。
(5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离,由平均速度的公式,求出该段位移内的平均速度。
测量瞬时速度:(1)、取纸带上某一点为计时零点,每隔0.1s (5个间隔)取一测量点,分别用数字0, 1,2,3,4,5标出这些“测量点”。
(3)将上表中的瞬时速度在v —t 图中描点连线,画出v —t 图象。
注意事项:1、实验时注意人身安全及仪器安全, 打点计时器应使用10V 以下交流电源。
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(2013 福建)19.(18分)⑴(6分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲): ①下列说法哪一项是正确的 。
(填选项前字母) A .平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B .为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C .实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放 ②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O 、A 、B 、C 计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ,则打B 点时小车的瞬时速度大小为____m/s (保留三位有效数字)。
(2013 广东)34.(18分)(1)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16(a )所示,其中斜面倾角可调。
打点计时器的工作频率为50Hz 。
纸带上计数点的间距如图16(b )所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
①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16(b )中标出的相信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v 5=_________。
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 =_________. 【答案】①CDBA②0.1s③452s s T+ ④4561232()()9s s s s s s T ++-++(2013 四川)2)(11分)如图1所示,某组同学借用“探究a 与F 、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:①为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做___________运动。
②连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带。
纸带上O 为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s 的卓越教育李咏华作图小车打点计的器纸带θ5.53 O A B C 单位:cm乙11.7318.59 垫小车 纸钩码 甲 打点计时器 小滑图16(a )图16(b ) •••••••12345671S 2S 3S 4S 5S 6S相邻计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 。
实验时小车所受拉力为0.2N ,小力车的质量为0.2kg. 请计算小车所受合外力做的功W 和小车动能的变化k E ∆,补填表中空格(结果保留至少小数点后第四位)。
O —B O —C O —D O —E O — F W/J0.0432 0.0572 0.0734 0.0915 k E ∆/J0.04300.05700.07340.0907分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内k E W ∆=,与理论推导结果一致。
③实验前已测得托盘的质量7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_________kg(g 取9.8m/s 2,结果保留至小数点后第三位)【答案】①匀速直线运动(3分) ②0.1115(2分),0.1105(3分) ③0.015(3分)(2013 课标卷1)22.(7分)图(a )为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。
实验步骤如下: ①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ;用游标卡尺测量遮光片的宽度d ;用米尺测最两光电门之间的距离s ; ①调整轻滑轮,使细线水平;①让物块从光电门A 的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt A 和Δt B ,求出加速度a ;①多次重复步骤①,求a 的平均值a ;①根据上述实验数据求出动擦因数μ。
回答下列为题:⑴测量d 时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm )的示数如图(b)所示,其读数为________cm 。
①物块的加速度a 可用d 、s 、Δt A 和Δt B 表示为a=____________。
⑶动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ=_____________①如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于___________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
【答案】①0.960 ① 2212s B A d d t t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎢⎥ ⎪ ⎪∆∆⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦①()mg M m a Mg -+ ①系统误差 【解析】(1)游标卡尺的读数:0.9cm+12×0.05mm=0.960cm 。
(2)由于A A d v t =∆,B Bd v t =∆,由运动学公式知222B A v v as -=,联立解得:2212s B A d d a t t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥⎪ ⎪∆∆⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦。
(3)由牛顿第二定律得:T mg F ma -=;T F Mg Ma μ-=,联立解得()mg M m aMgμ-+=。
(4)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略,或实验原理不完善而产生的。
偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
细线没有调整到A B d s 图(a ) 重物轻滑轮 光电门光电门 遮光片 物块 细线0 51015 20123图(b )水平引起的误差属于系统误差。
(2013 浙江)21.(10分)如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上;装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上。
一同学用装置甲和乙分别进行实验,经正确操作获得两条纸带①和①,纸带上的a 、b 、c ……均为打点计时器打出的点。
①任选一条纸带读出b 、c 两点间的距离为 ;①任选一条纸带求出c 、e 两点间的平均速度大小为 ,纸带①和①上c 、e 两点间的平均速度v ① v ①(填“大于”、“等于”或“小于”);①图中_______(填选项)A .两条纸带均为用装置甲实验所得B .两条纸带均为用装置乙实验所得C .纸带①为用装置甲实验所得,纸带①为用装置乙实验所得D .纸带①为用装置乙实验所得,纸带①为用装置甲实验所得 【答案】⑴ 2.10cm 或2.40cm (±0.05cm ,有效数字位数正确) ⑵1.13m/s 或1.25m/s (±0.05m/s ,有效数字位数不作要求),小于 ⑶C (2013 天津)(2)某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。
①下列做法正确的是 (填字母代号)A .调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B .在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上C .实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源D .通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要盆新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码的总质量(填远大于,远小于,或近似于)③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a 与拉力F 的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。
设甲、乙用的木块质量分别为m 甲、m 乙甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲,μ乙,由图可知,m 甲 m 乙,μ甲 μ乙(填“大于”、“小于”或“等于”) (2)①AD ①远小于 ①小于;大于 (重庆2011)(2)某同学设计了如题22图3所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。
滑块装置甲 装置乙小桶细线 橡皮筋 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23O a b c d e 纸带① 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Oa b c d e 纸带②和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M ,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m 。
实验中,滑块在水平轨道上从A 到B 做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g 取10m /s 2。
①为测量滑块的加速度a ,须测出它在A 、B 间运动的 与 ,计算a 的运动学公式是 ; ①根据牛顿运动定律得到a 与m 的关系为:()()1g a m g M m m μμ+=-'++ 他想通过多次改变m ,测出相应的a 值,并利用上式来计算μ。
若要求a 是m 的一次函数,必须使上式中的 保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ;①实验得到a 与m 的关系如题22图4所示,由此可知μ= (取两位有效数字)(2)m m '+ 滑块上 (3)0.23(0.21~0.25)(2)①滑块在水平轨道上从A 到B 做初速为零的匀加速直线运动,根据212s at =得22s a t=,所以需要测量的是位移和时间。
②根据整体法有()()(1)mg M m g mg M m m g mg ga m g M m m M m m M m m μμμμμ''-+-++++===-'''++++++,若要求a是m 的一次函数必须使(1)gM m m μ+'++不变,即使m m '+不变,在增大m 时等量减小m ′,所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上。
(3)将(1)gM m m μ+'++取为k ,有1212a g a g k m m μμ++==,在图像上取两点将坐标代入解得0.23μ=(在0.21到0.25之间是正确的)(浙江2011)21.(10分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车,一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。
为了完成实验,还须从下图中选取实验器材,其名称是 ① (漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用 ② 。
答案:①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到的拉力的大小,还可以用于测量小车的质量。
解析:电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到的拉力的大小,还可以用于测量小车的质量。
如果选电磁打点计时器,则需要学生电源,如果选电火花计时器,则不需要学生电源。