高三物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)3：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 新人教

實(shí)驗(yàn)3：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種，一種是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器，另一種是電火花計(jì)時(shí)器，是利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡計(jì)時(shí)的儀器，如果物體與紙帶相連，只要分析出紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，也就得到了物體的運(yùn)動(dòng)情況，本學(xué)案通過分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到紙帶運(yùn)動(dòng)的速度，為以后的其他實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為______低壓交流電，構(gòu)造如圖1-4-1，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)。當(dāng)交流電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔______打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為______。.2.電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造如圖1-4-2，利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為_____交流電，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出系列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它也是每隔_____打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是_____。圖1-4-2特別提醒：

(1)電源種類是交流電，電壓要符合要求，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用6V以下的交流電源，電火花計(jì)時(shí)器使用220V交流電源；(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針和紙帶接觸會(huì)影響紙帶運(yùn)動(dòng)，而火花放電不會(huì)影響，誤差較小。220V0.02s0.02s.考點(diǎn)二研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。2.掌握判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)的方法。3.會(huì)利用紙帶測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。(二)實(shí)驗(yàn)原理1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若加速度為a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)發(fā)生的位移依次為x1、x2、x3、…、xn，則有：x2-x1＝x3－x2＝…=xn-xn-1＝aT2，即任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差相等。可以依據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，判斷一個(gè)物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(2)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。.2.由紙帶求物體加速度的方法(1)逐差法設(shè)相鄰相同時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、…、x6，則x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=x6-x5=aT2x4-x1=3a1T2x5-x2=3a2T2x6-x3=3a3T2得加速度a＝(a1+a2+a3)/3＝。

圖1-4-3圖1-4-4(3)由紙帶求物體速度的方法“平均速度法”求速度，即vn＝(xn+xn+1)/2T，如圖1-4-4所示。(2)圖象法以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，然后利用vn＝(xn+xn+1)/2T測(cè)出打各點(diǎn)時(shí)的速度，描點(diǎn)得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖1-4-3所示。.

(四)實(shí)驗(yàn)步驟1.把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端；連接好電路，再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼；將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-4-5所示。2.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。換上新紙帶，重復(fù)三次。3.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)，在選好的開始點(diǎn)下面記作0，0后面第5個(gè)點(diǎn)記作1，1后面第5個(gè)點(diǎn)記作2，…依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)3，4，5，6，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離用刻度尺測(cè)出，分別記作x1、x2、…、x6。4.根據(jù)測(cè)量結(jié)果和前面計(jì)算公式，計(jì)算出a1、a2、a3的值，求出a的平均值，它就是小車做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度。同學(xué)們還可先畫出v-t圖象，再求小車做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度。圖1-4-5(三)實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。.(五)注意事項(xiàng)1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。2.要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。3.小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。4.紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)盡量不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。5.要先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再放開小車；放開小車時(shí)，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以充分利用紙帶的長(zhǎng)度。6.不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。(六)誤差分析本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來源于x和T。1.由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測(cè)量不夠精確而使a的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。2.市電的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。.熱點(diǎn)一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、原理、使用【例1】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用________電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓______，當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔______s打一次點(diǎn)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過_______，復(fù)寫紙應(yīng)套在______上，并要放在紙帶的___面；應(yīng)把________電源用導(dǎo)線接在______上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先________，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。低壓交流6V以下0.02限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源【名師支招】正確掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、工作原理、使用方法等是做出正確判斷的關(guān)鍵?！窘馕觥侩姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量時(shí)間的儀器，使用6V以下的低壓交流電源，它每隔一個(gè)周期打一個(gè)點(diǎn)，因此紙帶上的兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為交流電的周期，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，打點(diǎn)時(shí)要先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。.

1使用電火花計(jì)時(shí)器來分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中：(1)在如下基本步驟中，正確的排列順序?yàn)開__________。A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在_________上，還要檢查__________是否夾在兩條紙帶之間。ABDEC紙盤軸墨粉紙盤.【例2】在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……)_______________________________________________________________________。A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善,并按合理順序填寫在橫線上。________________________________________________________。

【名師支招】實(shí)驗(yàn)操作的技巧：(1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。(3)小車另一端所掛的鉤碼的個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，使各段位移無較大區(qū)別，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~８?jìng)€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。(4)應(yīng)選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)和計(jì)時(shí)點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒。(5)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，要減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間的摩擦。(6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。(7)要在小車到達(dá)滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪?！窘馕觥緼中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶。D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作。應(yīng)補(bǔ)充G.換上紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。合理順序應(yīng)為：BFECADGA中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶。D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作。G.換上紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。合理順序應(yīng)為：BFECADG熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)操作技巧.2某同學(xué)用圖1-4-6所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶。舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每?jī)蓚€(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖1-4-7中0、1、2……6。c.測(cè)量1、2、3……6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：x1、x2、x2……x6。d.通過測(cè)量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。e.分別計(jì)算出x1、x2、x3……x6與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值

x1/t1、x2/t2、x3/t3……x6/t6。f.以x/t為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出x/t與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫出x/t-t圖線。圖1-4-6圖1-4-7.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有____和____。(填選項(xiàng)代號(hào))A.電壓合適的50Hz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F.重錘(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖1-4-8所示，則x2=_________________cm，x2=__________________cm。(3)該同學(xué)在圖1-4-9中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出x/t-t圖線。(4)根據(jù)x/t-t圖判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車的速度v0=_________________m/s；它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=________________m/s2。圖1-4-8圖1-4-9AC2.98（2.97～2.99均可）13.20(13.19～13.21均可)0.18(0.16～0.20均可)4.80(4.50～5.10均可).【例3】某同學(xué)在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖1-4-10所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10s。(1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下式（保留三位有效數(shù)字）vB=______m/s，vC=______m/s，vD=______m/s，vE=______m/s，vF=______m/s。(2)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在如圖1-4-11所示的坐標(biāo)紙上，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象。(3)根據(jù)(2)中畫出的v-t圖象，求得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為_______________m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)利用vn=(xn+xn+1)/(2T)，求打B、C、D、E和F點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，即得以上答案。(2)先將(tn，vn)點(diǎn)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后再用平滑的曲線連結(jié)各點(diǎn)，即得v-t圖象。(3)利用v-t圖象的斜率可求出加速度a=Δv/Δt＝0.80m/s2?！久麕熤д小?1)利用紙帶進(jìn)行計(jì)算，要注意三點(diǎn)：①計(jì)數(shù)點(diǎn)是如何取的；②長(zhǎng)度采用了什么單位；③所給的紙帶數(shù)據(jù)是誰與誰之間的距離。(2)作v-t圖線時(shí)，要使描得的點(diǎn)盡可能地分布在直線的兩側(cè)，偏差過大的點(diǎn)不予考慮。(3)由a=Δv/Δt，求a時(shí)，要在圖線上取兩個(gè)相對(duì)較遠(yuǎn)的點(diǎn)。圖1-4-10圖1-4-110.4000.4790.5600.6400.7210.78~0.80均可熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理.

3一位同學(xué)做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率是50Hz，在實(shí)驗(yàn)中得到點(diǎn)跡清晰的一條紙帶。他把某一個(gè)點(diǎn)記作O，再選依次相鄰的6個(gè)點(diǎn)做測(cè)量點(diǎn)分別標(biāo)以A、B、C、D、E、F，如圖1-4-12所示。(1)如果測(cè)得C、D兩點(diǎn)相距為2.70cm，D、E兩點(diǎn)相距為2.90cm，則小車在打D點(diǎn)時(shí)的速度是_____m/s。(2)如果該同學(xué)分別算出小車打各個(gè)點(diǎn)的速度，然后把數(shù)據(jù)表示在v-t圖上，如圖1-4-13所示，則由此圖可求得小車的加速度a=_____m/s。(3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度為_____m/s，此速度的物理意義是______________________________。圖1-4-12圖1-4-131.405.001.00當(dāng)t=0時(shí)(即剛開始計(jì)時(shí)時(shí))小車的速度..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:43:28PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:43:28PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2