资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、实验目的,1.练习使用打点计时器，并利用打点计时器研究匀变速直线运动.,2.利用纸带信息测定匀变速直线运动的加速度.,二、实验原理,利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的瞬时速度，再作出速度时间图像,1.某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度.,2.若v-t图像为一倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度.,(1)测量值与真实值之间的差异叫做误差,包括系统误差和偶然误差.,(2)把测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字叫做有效数字.例如、0.003 2都是两位有效数字,3.6510,4,km表示3位有效数字,3.65010,4,km表示四位有效数字.,三、实验器材,打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸,四、实验过程,(1)如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，调整装置，使小车能在长木板上平稳地加速滑行.把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面.,(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，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.,(4)换上新的纸带，重复实验两次.,(1)列出表格,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，并填入表中.,分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x,1,、x,2,、x,3,.,利用一段时间内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1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中.,根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化.,(2)画出v-t图像,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.,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不计，如图所示.,观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.,利用图像求出小车运动的加速度.,一、实验注意事项,1.打点计时器纸带限位器要与长木板的中心线对齐后再固定在长木板上，使纸带、小车、细绳和定滑轮在一条直线上.小车要选择在长木板上运动不跑偏的小车.,2.牵引小车的钩码可以用25 g的钩码，也可以用沙子和小桶代替钩码，还可以用带盖小塑料瓶代替小桶.,3.取下纸带后，将所用钩码质量标在纸带上，并给纸带编号.纸带上的点先选取零点和计数点后再测距离.测量长度时要用长刻度尺对齐各计数点，在不移动刻度尺的前提下，读出各计数点对应的刻度值，然后求得各相邻计数点间的长度值，避免测量误差的积累.,4.在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，使图像分布在坐标平面的大部分面积上.,5画v-t图像时，不能用折线将坐标系中所描绘的点连接起来，而应该用一条平滑曲线(或直线)来“拟合”坐标系上所描出的点当曲线不能通过所有点时，应使点均匀分布在曲线两侧，这样曲线反映的规律才更接近真实情况这里的“均匀分布在曲线两侧”指的是：在曲线两侧的点数大致相同.,二、实验误差的来源,1.使用电磁打点计时器测物体的运动速度,多处摩擦会影响物体的运动,如纸带与振针间的摩擦、纸带与限位孔间的摩擦.使用电火花计时器可较好地避免这些摩擦.,2.所使用的电源频率不稳定,导致计时误差.,3.纸带上计数点间距离的测量带来偶然误差，从而使计算出的瞬时速度有误差.,4.长木板各处的粗糙程度并非完全相同，摩擦不均匀.,5.用作图法作出的v-t图线不准确带来误差.,1.开始释放小车时为何要求小车靠近打点计时器？先通电打点还是先释放小车？打点完毕后为何要及时断开电源？,提示：,(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.这样才能充分利用纸带，从纸带的一端开始打点，而不至于从纸带中间开始打点.,(2)先接通电源，等打点稳定后，再释放小车.,(3)打点完毕，立即断开电源.可以保护打点计时器，防止复写纸因局部打点次数过多而损坏.,2.试探究分析应选择什么样的纸带进行研究？选择纸带的哪一部分进行研究？计时点和计数点一样吗？一般如何选取计数点？这样选取的目的是什么？,提示：,(1)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，选用点迹较稀疏部分.,(2)人为选取的计数点和打点计时器打出的计时点不一定一样.,(3)一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.025 s=0.1 s.,(4)这样选取的目的是为了便于测量和计算.,3.探究讨论在坐标纸上画v-t图像时有没有必要注意坐标轴单位长度的选取？为什么？作出的图像怎样分布较理想？,提示：,(1)在坐标纸上画v-t图像时，有必要注意坐标轴单位长度的选取.,(2)坐标轴单位长度的选取情况将直接影响作出的图像在坐标平面内的分布情况，进而影响实验结果的误差大小.,(3)应使作出的图像尽量分布在坐标平面的大部分面积上.,4.试探究分析为使实验结果较为准确应注意哪些问题.,提示：,(1)实验前,将打点计时器固定在长木板的一端,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象.,(2)如打出的点不清晰或呈短线状，应调整振针距复写纸的高度.,(3)每打好一条纸带，应将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰.,(4)不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距离，然后算出相邻两计数点间的距离).读数时应估读到精度值的下一位.,5.该实验中对拉动小车的钩码有何要求？为什么？,提示：,钩码质量应在25100 g为宜.(1)若钩码质量过大，例如大于150 g，则纸带上打出的点数不能满足以0.1 s选取6个计数点的要求，实验又要求改变钩码质量多做几次，所以应选用25 g的钩码，若无合适的钩码，也可以用沙子和小桶代替钩码.(2)若钩码质量过小，小车速度太小，导致打出的点太密集，很难测量且误差太大.,6.选取计数点时为什么要舍掉开始一些过于密集的点？这样做的意义是什么？,提示：,小车刚开始运动时速度很小，点间距离不易测量，舍掉开始一些密集的点后，可以减小测量造成的误差.,逐差法：根据x,4,-x,1,=x,5,-x,2,=x,6,-x,3,=3aT,2,，求a,1,、a,2,、a,3,，再算出a,1,、a,2,、a,3,的平均值即为我们所求的做匀变速直线运动物体的加速度.,设T为相邻两计数点之间的时间间隔，则,加速度的平均值为,“,逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据,x,1,、,x,2,、,x,3,，以减小偶然误差,.,(1)可靠数字：直接读数获得的准确数字.,(2)存疑数字：通过估读得到的那部分数字.,(3)有效数字：测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字.,(4)有效数字的位数：从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止，共有几个数字，就是几位有效数字.,典例1 (2010广东高考)如图是某同学在做,匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.,(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_.,(2)ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距x=_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字).,解答本题时可按以下思路分析：,(1)由打点计时器的打点频率可求得打点时间间隔.,(2)用一段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度.,【规范解答】,(1)相邻两计时点之间的时间间隔等于交流电的周期，,(2)读A、B两点数值分别为：1.00 cm、1.70 cm，则A、B两点间距x=(1.70-1.00) cm=0.70 cm,两计数点之间的时间间隔t=50.02 s=0.1 s.,C点对应的速度为：,答案：,(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s,典例2 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共七个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.,(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式(要求保留三位有效数字).,v,B,=_m/s, v,C,=_m/s,v,D,=_m/s, v,E,=_m/s,v,F,=_m/s.,(2)将B、C、D、E、F各个时刻的,瞬时速度标在如图所示的坐标纸,上，并画出小车的瞬时速度随时,间变化的关系图线.,(3)根据第(2)问中画出的v-t图,线，求出小车运动的加速度为,_m/s,2,.(保留两位有效数字),解答本题应注意以下三点：,(1)计算某一点的瞬时速度可以用“这段时间内的平均速度”来求解.(2)画速度时间图线时，要让尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧.(3)使用公式a=(v,t,-v,0,)/t求加速度时，选取的两点要尽量远一些.,【规范解答】,(2)利用描点法，先根据不同时刻各点的速度在坐标系中描点，再画出速度时间图线，要让尽可能多的点位于这条直线上，如图所示.,(3)由加速度的公式： 或者根据图线的斜率都可得,出小车运动的加速度，数值应在 0.82 m/s,2,之间.,答案：,(2)见规范解答 (3)0.80(0.02),典例3 在做“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器打出的一条纸带中的某段如图所示，若A、B、C计数点间的时间间隔均为0.1 s，从图中给定的长度，求得小车的加速度大小是_，打下D点时小车的速度大小是_.,【规范解答】,由逐差法x=aT,2,可知，小车的加速度为,打下D点时小车的速度为,答案：,4.0 m/s,2,1.5 m/s,纸带数据处理的方法：,(1)某点瞬时速度的计算：据匀变速直线运动中某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度.,(2)加速度的计算：采用逐差法.其优点是充分利用了测量数据，具有对数据取平均的效果，可及时发现差错或数据的分布规律，及时纠正或及时总结数据规律.它也是物理实验中处理数据常用的一种方法.,一、选择题(本大题包括4个小题，每小题5分，共20分),1.电磁打点计时器使用的电源是( ),6 V的交流电源,6 V的直流电源,C.220 V的交流电源,【解析】,选A.电磁打点计时器使用的是交流电源，并且是低压电源，一般为46 V，故A正确.,2.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是( ),A长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低,B在释放小车前，小车应远离打点计时器,C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车,D要在小车到达定滑轮前使小车停止运动,【解析】,选B.实验过程中，长木板应平放，不能侧向倾斜，以防小车滑落，但一端高一端低是可以的，A对在释放小车前，小车应靠近打点计时器处，而不应远离打点计时器，B错应先通电源后释放小车，C对不要让小车碰到定滑轮上以防止撞坏定滑轮，D对,3(2011宜昌高一检测)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v-t图像的说法中正确的是( ),A.只要确定了v-t图像中的两点，就可以得到小车运动的v t图像，因此，实验只需要测出两组数据,B.作v-t图像时，所取的点越多，图线就越准确,C.作出的v-t图像应该通过所有的点，图线曲折也可以,D.对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去,【解析】,选B、D.作v-t图像时应选择较多的点，所取的点越多，图线就越接近实验事实，也就越准确，若只取两点，误差可能很大，故A错误，B正确.作图时，应用平滑曲线(包括直线)去拟合各点，而不能用折线连接各点.若为直线，应让尽可能多的点落在直线上，对于不在直线上的点应尽可能对称地分布在直线两侧，对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去，故C错误，D正确.,4.(2011抚州高一检测)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量每相邻两计数点间距离的方法，正确的是( ),A当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺分段测量,B当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺分段测量,C测量每两个相邻计数点间的距离时，应该将带有毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个相邻计数点间的距离,D分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录,【解析】,选C测量时刻度尺的频繁移动及初始位置对位不准均可造成偶然误差为减少测量误差，应将刻度尺的零刻度对准起点，然后保持刻度尺不动，读出各计数点对应的刻度值,故只有C正确,二、非选择题(本大题共4个小题，共30分，要有必要的文字叙述和解题步骤),5.(2011绍兴高一检测)(6分)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，从下列所给器材中选出本实验所必需的器材有_；为能按实验要求达到实验目的，还缺少的器材是_.,电磁打点计时器 天平 低压直流电源 细绳,纸带 小车 钩码 秒表 一端带有滑轮的长木板 低压交流电源,【解析】,在探究小车速度随时间变化的规律时，应选用的器材有：电磁打点计时器、低压交流电源、小车、细绳、纸带、钩码、一端带有滑轮的长木板，打出纸带之后需用刻度尺测出各点到起始点的距离.,答案：, 刻度尺,6.(8分)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况.在这一实验中，某同学操作以下实验步骤：,A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源.,B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路.,C.把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码.,D.取下纸带.,E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔.,其中错误或遗漏的步骤有：,(1)_；,(2)_.,将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上.,_.,【解析】,实验过程中要规范步骤，释放纸带前应先接通电源，取下纸带前应断开电源，故在A中顺序错，在D中有遗漏，实验合理顺序为BECAD,答案：,见解析,7.(8分)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示，在纸带上选择标出05六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出.纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零刻度跟计数点0对齐.由图可以读出1、3、5三个计数点跟0点的距离x,1,、x,3,、x,5,，请将测量值填入表中.,则小车通过计数点2的瞬时速度为_m/s;通过计数点4的瞬时速度为_m/s；小车的加速度是_m/s,2,.,【解析】,测距时用的是毫米刻度尺，故读数时应估读到毫米，计数点1、3、5到0点的距离分别为x,1,=1.20 cm,x,3,=5.40 cm,x,5,=12.00 cm,计数点2、4的瞬时速度分别为,加速度,答案：,8.(2011青岛高一检测)(8分)在“研究物体的匀变速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器使用的电源频率为 50 Hz，如图，在小车带动的纸带上记录下一系列的点，在每相邻的两个点之间有四个点未画出，按先后顺序取0、1、2、3、4、5六个点，用刻度尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是8.81 cm，16.11 cm，21.90 cm，26.18 cm， 28.95 cm，由此可知，小车做_运动，物体的加速度为_m/s,2,，方向_.(选填“向左”或“向右”),【解析】,根据x0.015 1 m恒量，可知物体做匀减速直线运动.其加速度为axt,2,(0.015 10.12)m/s,2,1.51 m/s,2,.因打点计时器先打的是0点，再打其他点，所以纸带向0点方向运动，因减速，加速度与速度方向相反，所以加速度方向向右.,答案：,匀减速直线 1.51 向右,Thank you!,
展开阅读全文