科学测量：做直线运动物体的瞬时速度

[解析] 如题图所示，s1＋s2＝0.06 m，而 v2＝02.0T6 m/s＝0.06 m/s，故 T＝0.5 s，则 v3＝s22＋Ts3＝20×.102.5 m/s＝0.12 m/s 又 s4＋s5＝0.24 m，则 v5＝s42＋Ts5＝20×.204.5 m/s＝0.24 m/s.其 v－t 图像如图所示．
(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．把计时器固定好 D．接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是________．
[解析] (1)题图中仪器 A 叫做电火花打点计时器，使用 220 V 交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器； (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，基本步骤为： 先把计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后 松开纸带让物体带着纸带运动，故正确的顺序是 CBDA. [答案] (1)电火花 交流 靠近 (2)CBDA
热点一、实验原理与操作 某同学按图示装置做“探究小车速度随时间变化的规
律”的实验．
(1)图中仪器 A 叫做__________打点计时器，使用 220 V________ 电源 (选 填 “交流 ” 或“直 流 ”)， 释放 小车前 ，小 车应停在 ________(选填“靠近”或“远离”)仪器 A 的位置．
热点二、实验数据处理与误差分析 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，电火
花打点计时器使用的交流电源频率为 50 Hz，记录小车运动的纸 带如图甲所示，在纸带上选择标为 0～6 的计数点，相邻两个计 数点间还有四个计时点未画出，纸带旁边并排放着毫米刻度尺， 零刻度点跟 0 计数点对齐．
(1)请你根据放大的图片计算出打 2 和 4 两个计数点时的速度 v2 ＝________ m/s、v4＝________m/s(均保留 2 位有效数字)，已知 v1＝0.15 m/s，v3＝0.22 m/s，v5＝0.39 m/s，请根据数据在图乙 上作 v－t 图．
(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间变化的规律． (4)这条直线就是本次实验的 v－t 图像，它是一条倾斜的直线．
六、误差分析
产生原因
减小方法
偶然误差
Baidu Nhomakorabea
根据纸带测量的位 移有误差
测量各计数点到起始点的距离而 不是直接测量相邻计数点间的距 离
木板的粗糙程度不
系统误差
尽量选用粗糙程度一致的木板
四、实验步骤 1．将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使 木板倾斜． 2．将长 60 cm 左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于 小车，尽量让小车靠近打点计时器． 3．闭合电路开关，稍后释放小车，待小车滑到斜面底端时止住 小车，关闭开关，取下纸带．检查点迹．
4．选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点， 找一适当的点记为点 O.在该点后面，依次标出间隔时间相等的 计数点 1、2、3、4、5、… 5．根据打点计时器的周期，计算各计数点到 O 点对应的时间 t， 测量各计数点与 O 点间的距离 s，并将数据填入设计好的表格 中．
第4节 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度
一、实验目的 1．学习使用打点计时器． 2．测量小车的瞬时速度． 3．判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动． 4．能利用 v－t 图像求加速度．
二、实验器材 电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、纸带、低压交流电源(或 220 V 交流电源)、小车、U 形夹、长木板(或者轨道)、毫米刻度 尺．
x/m v/(m·s－1)
(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离 x1、x2、x3、… (3)利用 vn＝xn＋2Txn＋1求得计数点 1、2、3、4 的瞬时速度，填入 上面的表格中． (4)根据表格的数据，分析速度随时间怎样变化．
2．图像法 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度， 并根据表格中的数据在坐标系中描点． (2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点 均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略，如图所示．
(2)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”)．
[解析] (1)v2＝2s1T3＝（5.40－21×.200.） 1 ×10－2 m/s＝0.21 m/s v4＝2s3T5＝（12.00－2×5.400.1）×10－2 m/s＝0.33 m/s 根据各速度值作 v－t 图如图所示
热点三、实验拓展创新 一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速
摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置， 并将小球的位置编号．如图甲所示，1 位置恰为小球刚开始运动 的瞬间，作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同， 小球从 1 位置到 6 位置的运动过程中经过各位置的速度分别为 v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝ ________m/s. 在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度 —时间图 像(保留描点痕迹)．
五、数据分析 1．表格法 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较 密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数起 始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明 0、1、2、3、4、… 测量各计数点到 0 点的距离 x，并记录下来填入表中．
位置编号 0 1 2 3 4 5 时间 t/s
[答案] 0.12 0.24 图见解析
本部分内容讲解结束
三、实验原理与设计 1．打点计时器及其应用
电火花打点计时器
电磁打点计时器
结构图示
电火花打点计时器
电磁打点计时器
工作电压 220 V 交流电
4～6 V 交流电
打点方式 周期性产生电火花
振针周期性上下振动
打点周期
0.02 s
0.02 s
记录信息
位移、时间
2.判断物体是否做匀变速直线运动的方法 (1)利用平均速度 v＝Δ Δst，当Δt 很短时，可以近似认为平均速 度Δ Δst等于 t 时刻的瞬时速度，利用速度和时间关系判断物体是 否做匀变速直线运动． (2)利用Δs＝s2－s1＝s3－s2＝…＝sn－sn－1＝aT2 判断物体是否做 匀变速直线运动．
完全相同
七、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车． 3．取下纸带前，先断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，选取适 当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间 隔 T 的数值．
5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前 及时用手按住． 6．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的 点太少，或者加速度太小而使各段位移差别不大． 7．在坐标纸上画 v－t 图像时，注意坐标轴单位长度的选取， 应使图像尽量占满坐标纸．
(2)当电源的频率为 50 Hz 时，打点计时器每隔 0.02 s 打一个点； 当交流电源的频率低于 50 Hz 时，打点的时间间隔将大于 0.02 s， 若计算速度时仍按 0.02 s 计算，由－v ＝Δ Δxt 可得，测出的速度值 大于真实值． [答案] (1)0.21 0.33 v－t 图见解析 (2)大