專題03實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)-重難點(diǎn)

專題03實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)——重難點(diǎn)1．由紙帶計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度vn＝來計(jì)算．2．利用紙帶求物體加速度的方法根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝即為物體的加速度．在數(shù)據(jù)處理時(shí)可以對紙帶重新分段，把6段距離分為“前三”和“后三”，“后三”減“前三”也為相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差，時(shí)間間隔為3T.3．減小實(shí)驗(yàn)誤差的措施（1）紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量有偶然誤差，故要多測幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差．（2）用作圖法作出的v-t圖象各點(diǎn)并不會(huì)都在一條直線，為此在描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙?jiān)诳v、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)．（3）紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時(shí)紙帶、細(xì)繩要與長木板平行，同時(shí)選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率．1．在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用（填“直流”或“交流”）電源進(jìn)行的計(jì)時(shí)儀器，若電源頻率為，則它們每隔秒打一個(gè)點(diǎn)，其中電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電壓為伏；（2）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶，復(fù)寫紙），小車，一端附有滑輪的長木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有；（填選項(xiàng)代號）A．電壓合適的交流電源

B．電壓可調(diào)的直流電源

C．刻度尺

D．秒表

E．天平（3）實(shí)驗(yàn)過程中，下列做法正確的是。A．先釋放小車，再接通電源B．先接通電源，再釋放小車C．將接好紙帶的小車停在靠近長木板滑輪處D．將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處2．在探究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用到如圖甲、乙所示的兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

（1）圖乙是（填“電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”），其電源采用的是（填“交流約8V”或“交流220V”）。（2）關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，下列說法正確的是。A．在測量物體速度時(shí)，應(yīng)先讓物體運(yùn)動(dòng)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源B.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以使用同樣的電源C.使用的電源頻率越低，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越大D.紙帶上打的點(diǎn)越密，說明物體運(yùn)動(dòng)得越快（3）某次實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖丙所示的紙帶，紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒畫出來，用刻度尺測得、、、間的距離分別為，，，，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz。則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s。從O點(diǎn)到C點(diǎn)紙帶的平均速度大小為m/s；打點(diǎn)B時(shí)小車的速度大小m/s；小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小m/s（保留兩位小數(shù)）。3．在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)器材有一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線和復(fù)寫紙。除上述器材外，還需要使用的有（填選項(xiàng)前字母）。A．交流電源 B．交流電源 C．秒表 D．刻度尺(2)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度為m/s，小車的加速度為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。4．某同學(xué)用圖甲所示裝置探究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，他采用電火花計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）請?jiān)谙旅媪谐龅膶?shí)驗(yàn)器材中，選出本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材填在橫線上（填編號）。①電火花計(jì)時(shí)器②天平③低壓交變電源④細(xì)繩和紙帶⑤砝碼、托盤和小車⑥刻度尺⑦停表⑧一端帶有滑輪的長木板（2）安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，先，再。紙帶上打出一系列點(diǎn)，其中一段如圖乙所示，可知紙帶的（填“左”或“右”）端與小車相連。（3）如圖乙所示的紙帶上，A、B、C、D、E為紙帶上所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為0.1s，則vB＝m/s，a＝m/s2。創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新用滴水針頭替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶用光電門替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度、加速度用頻閃照相代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度、加速度實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)的獲取與測量1.滑塊在斜面上靠重力沿斜面向下的分力與摩擦力的合力獲得加速度2．擋光片經(jīng)過光電門的平均速度作為滑塊速度3．平均速度的大小與擋光片的長度有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)的獲取與測量1.物塊在斜面上靠重力沿斜面向下的分力與摩擦力的合力獲得加速度2.由紙帶確定物塊的加速度3.結(jié)合牛頓第二定律求動(dòng)摩擦因數(shù)5．光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來。圖乙中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10-2s和4.0×10-3s。用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示。(1)滑塊的寬度d=cm。(2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1=m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2=m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）(3)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將的寬度減小一些。6．研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距、、、、、，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出。(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶B．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車C．將小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車尾部與紙帶相連D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：（用字母填寫）。(2)圖（b）中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔s。(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時(shí)速度大小為m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）(4)充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小為。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）7．利用圖1所示的裝置可測量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度，一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng)，當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t，改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示。s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：（1）若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度v1、測量值s和t四個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是；（2）根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖2給出的坐標(biāo)紙上畫出圖線；（3）由所畫出的圖線，得出滑塊加速度的大小為a=m/s2（保留2位有效數(shù)字）。8．（1）研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖；（b）所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出。①部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：A.測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶B.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車C.將小車依靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車尾部與紙帶相連D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上讓紙帶穿過限位孔上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：（用字母填寫）②圖（b）中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=s③計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5=。④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a=。參考答案：1．交流0.02220AC##CABD##DB【詳解】（1）[1]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用交流電源進(jìn)行的計(jì)時(shí)儀器。[2]若電源頻率為，則它們每隔秒打一個(gè)點(diǎn)。[3]電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電壓為220伏。（2）[4]AB．必須使用的有電壓合適的交流電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能正常工作，A正確，B錯(cuò)誤；C．紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要測量，因此必須使用刻度尺，C正確；D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了時(shí)間，因此不需要秒表，D錯(cuò)誤；E．鉤碼和小車都不需要測量質(zhì)量，因此不需要天平，E錯(cuò)誤。故選AC。（3）[5]A．先釋放小車，再接通電源，這樣在紙帶上會(huì)打出很少的點(diǎn)，紙帶的利用率很低，會(huì)產(chǎn)生較大的實(shí)驗(yàn)誤差，A錯(cuò)誤；BD．將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車，紙帶會(huì)得到充分的利用，紙帶上會(huì)得到更多的數(shù)據(jù)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，BD正確；C．將接好紙帶的小車停在靠近長木板滑輪處，紙帶上會(huì)打出很少的點(diǎn)，會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差，C錯(cuò)誤。故選BD。2．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流220VC0.10.540.550.20【詳解】（1）[1]圖乙是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。[2]電火花計(jì)時(shí)器電源采用的是交流220V。（2）[3]A．在測量物體速度時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再讓物體運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以使用的電源電壓不一樣，B錯(cuò)誤；C．使用的電源頻率越低，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越大，C正確；D．紙帶上打的點(diǎn)越密，說明物體運(yùn)動(dòng)得越慢，D錯(cuò)誤。故選C。（3）[4]紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒畫出來，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為[5]從O點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間間隔從O點(diǎn)到C點(diǎn)紙帶的平均速度大小為[6]打點(diǎn)B時(shí)[7]由逐差法，有小車的加速度大小3．(1)BD(2)0.812.0【詳解】（1）AB．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，A錯(cuò)誤，B正確；C．由電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，因此不需要秒表，C錯(cuò)誤；D．紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測量，D正確。故選BD。（2）[1]已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，可知紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為由勻變速直線運(yùn)動(dòng)在某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可得，第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度為[2]由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得，小車的加速度為4．②③⑦接通電源釋放小車左0.260.4【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)不需要天平測量質(zhì)量，電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用220V交變電源，也不需要用停表測時(shí)間，故不需要的器材為②③⑦。（2）[2][3][4]正確的操作順序是先接通電源，再釋放小車，不能顛倒，紙帶上和小車相連的一端先被打點(diǎn)，此時(shí)紙帶速度較小，點(diǎn)間距離較小，故左端與小車相連。（3）[5]B點(diǎn)對應(yīng)的速度是vB＝＝m/s＝0.26m/s[6]連續(xù)相等時(shí)間的四段位移可以判別式結(jié)合逐差法得a＝＝0.4m/s25．(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊【詳解】（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和，所以滑塊的寬度為（2）[1][2]滑塊通過光電門1、2的速度分別為（3）[1]由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度；[2]要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些。6．DCBA【詳解】（1）[1]在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再放置小車，然后打開電源，最后釋放小車，完畢關(guān)閉電源，所以正確的順序是：DCBA。（2）[2]每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為（3）[3]計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時(shí)速度（4）[4]小車加速度7．（或者）圖像如圖2.0（1.8~2.2）【詳解】（1）[1]已知滑塊沿斜面下滑時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度v1、測量值s和t四個(gè)物理量，因?yàn)闀r(shí)速度v1是下滑的末速度，所以我