實(shí)驗(yàn)一勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)一勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)第一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)紙帶上點(diǎn)的意義.①表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置.②可以利用紙帶上打出的點(diǎn)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔.③通過(guò)研究紙帶上各點(diǎn)之間的間距，可以判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況.2.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法設(shè)s1、s2、s3、s4…為紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，假如Δs=s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=常數(shù)，即連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).第二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線(xiàn)、交流電源、復(fù)寫(xiě)紙.三、實(shí)驗(yàn)器材四、實(shí)驗(yàn)步驟1.把帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，并把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在電源上第三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下邊掛上合適的鉤碼.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的復(fù)寫(xiě)紙下，并把它的一端固定在小車(chē)的后面，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行.如圖所示3.將小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，放開(kāi)小車(chē).換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次第四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4…，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離d，記錄并填入表中位置編號(hào)0123456時(shí)間t/s----d/m----s/m----v/m·s-1----第五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二五、數(shù)據(jù)處理1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象(1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn).(2)作一條直線(xiàn)，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線(xiàn)上，落不到直線(xiàn)上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，這條直線(xiàn)就是本次實(shí)驗(yàn)的v-t圖線(xiàn)，它是一條傾斜的直線(xiàn).第六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.圖象分析：(1)直接分析圖象的特點(diǎn)得出.小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)，如圖所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt，速度也會(huì)增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化.(2)通過(guò)函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得到，既然小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt＋b，顯然v與t成線(xiàn)性關(guān)系，小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化.第七頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差2.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量以及作v-t圖象引起偶然誤差六、主要誤差分析七、注意事項(xiàng)1.平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行2.靠近：釋放小車(chē)前，應(yīng)使小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置3.一先一后：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車(chē)；實(shí)驗(yàn)后先斷開(kāi)電源，后取下紙帶4.防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地，小車(chē)與滑輪碰撞第八頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二5.減小誤差：小車(chē)另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打的點(diǎn)過(guò)于密集6.紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)7.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位，仔細(xì)描點(diǎn)連線(xiàn)，不能連成折線(xiàn)，應(yīng)作一條直線(xiàn)，讓各點(diǎn)盡量落到這條直線(xiàn)上，落不到直線(xiàn)上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)第九頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.鉤碼帶動(dòng)小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受摩擦等各方面的影響，致使小車(chē)加速度不恒定，即小車(chē)不能真正做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此可用阻力小的氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板；2.用頻閃照相或光電計(jì)時(shí)的辦法替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，可避免由于電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不完全相等，提高實(shí)驗(yàn)的精確度.八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)第十頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.某同學(xué)在測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了幾條較為理想的紙帶，并在每條紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依打點(diǎn)先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷，部分缺失，如圖所示.請(qǐng)根據(jù)給出的甲、乙、丙、丁四段紙帶回答：(1)從紙帶甲上撕下的那段應(yīng)該是乙、丙、丁三段紙帶中的____.(2)打紙帶甲時(shí)，物體的加速度大小是__________m/s2;打計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)，物體的速度大小是___________m/s.第十一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解析】因小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度保持不變，打甲紙帶時(shí)，加速度m/s2=0.6m/s2,又小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度：則4、5兩點(diǎn)間隔為：s5=s2+3aT2=36.0×10-3m+3×0.6×0.12m=54×10-3m=54.0mm,所以從紙帶甲上撕下的那段應(yīng)是丙.m/s=0.33m/s.答案：(1)丙(2)0.60.33第十二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度.(1)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線(xiàn))、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需_________(填字母代號(hào))器材.A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺第十三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)通過(guò)作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度.為使圖線(xiàn)的斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作__________圖象，其縱軸表示的是_____________，橫軸表示的是_________________________________________.第十四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二【規(guī)范解答】(1)選D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源.重力加速度與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以不需要天平和砝碼.計(jì)算速度需要測(cè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，需要毫米刻度尺，故D正確.(2)由公式v2＝2gh，如繪出圖象，其斜率也等于重力加速度.答案：(1)D(2)速度平方的二分之一重物下落的高度第十五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.某學(xué)生利用“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量一個(gè)質(zhì)量m=50g的重錘下落時(shí)的加速度值，該學(xué)生將重錘固定在紙帶下端，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.第十六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)以下是該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算過(guò)程，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)其中的空白部分；①實(shí)驗(yàn)操作：_________________，釋放紙帶，讓重錘自由落下，__________________.②取下紙帶，取其中的一段標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示，測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為s1=2.60cm，s2=4.14cm，s3=5.69cm，s4=7.22cm，s5=8.75cm，s6=10.29cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔T=0.02s，則重錘運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為a=_____，代入數(shù)據(jù)，可得加速度a=____________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).第十七頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)該同學(xué)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重錘下落時(shí)的加速度比實(shí)際的重力加速度小，為了有效地縮小這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的加速度與實(shí)際的重力加速度之差，請(qǐng)你提出一個(gè)有效的改進(jìn)方法：_____________________________________________________.第十八頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)重錘下落時(shí)的加速度比實(shí)際的重力加速度小，是因?yàn)橹劐N下落時(shí)所受空氣阻力過(guò)大或者紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的摩擦阻力過(guò)大.為了有效地縮小這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的加速度與實(shí)際的重力加速度之差，可以將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重錘下落時(shí)盡量減小紙帶與限位孔之間的摩擦.【解析】(1)①實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放紙帶，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)立即關(guān)閉電源.②由逐差法求解重錘下落的加速度：答案：(1)①接通電源實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源②9.60(9.59～9.61都正確)(2)將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重錘下落時(shí)盡量減小紙帶與限位孔之間的摩擦第十九頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.利用圖1所示的裝置可測(cè)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(mén)，其中光電門(mén)乙固定在斜面上靠近底端處，光電門(mén)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(mén)都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門(mén)甲至乙所用的時(shí)間t.改變光電門(mén)甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離x，記下相應(yīng)的t值，所得數(shù)據(jù)如表所示.第二十頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4x/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22(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(guò)光電門(mén)乙時(shí)的瞬時(shí)速度v1、測(cè)量值x和t四個(gè)物理量之間所滿(mǎn)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(huà)出圖線(xiàn)；(3)由所畫(huà)出的圖線(xiàn)，得出滑塊加速度的大小為a=________m/s2(保留2位有效數(shù)字).第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二【規(guī)范解答】(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=v0t+at2=(v1－at)t+at2=-at2＋v1t，變形為，從此式可知，圖線(xiàn)是一條斜率為負(fù)值的直線(xiàn).(2)根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)按進(jìn)行處理，把處理的數(shù)值對(duì)應(yīng)描點(diǎn)，然后用一根直線(xiàn)連接這些點(diǎn)，所得圖象如圖所示.第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)由圖線(xiàn)知斜率絕對(duì)值為=1.0，又從at＋v1知，斜率的絕對(duì)值為a，故有a=1.0，即a=2.0m/s2.答案：(1)at+v1或+v1t(2)見(jiàn)規(guī)范解答圖(3)2.0(1.8～2.2范圍內(nèi)均正確)第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二5.光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(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(mén)的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開(kāi)始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來(lái).現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長(zhǎng)木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長(zhǎng)木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén)，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出，長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長(zhǎng)木板的頂端滑下，第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二光電門(mén)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(cè)量滑塊的寬度為d＝1.010cm.(1)滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1＝______m/s，滑塊通過(guò)光電門(mén)2時(shí)的速度v2＝_______m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)的__________，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將__________的寬度減小一些.(3)為了計(jì)算出滑塊的加速度，除了測(cè)量d、t1和t2之外，還需要測(cè)量_______________.則用這些物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=____________.第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解析】(1)v1＝m/s＝1.0m/sv2＝m/s＝2.5m/s(2)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度