第一章實驗一探究小車速度隨時間變化的規(guī)律-1

實驗一探究小車速度隨時間變化的規(guī)律目標要求1.會正確使用打點計時器，學會利用紙帶上的點跡求物體的速度和加速度.2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法．實驗技能儲備一、打點計時器1．作用：計時儀器，當所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔________s打一次點．2．結(jié)構(gòu)(1)電磁打點計時器(如圖)(2)電火花計時器(如圖)3．工作條件：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電磁打點計時器：交變電源,電火花計時器：交變電源))二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、________、導線、________電源．2．實驗過程(1)按照實驗裝置，把打點計時器固定在長木板________的一端，接好電源；(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先________________，后________________；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析．3．數(shù)據(jù)處理(1)求小車的速度與加速度①利用平均速度求瞬時速度：vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T).②利用逐差法求解平均加速度a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，則a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)③利用速度－時間圖像求加速度a．作出速度－時間圖像，通過圖像的斜率求解小車的加速度；b．剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度．(2)依據(jù)紙帶判斷小車是否做勻變速直線運動①x1、x2、x3、…、xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離．②Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….③若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動．④Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等．4．注意事項(1)平行：紙帶、細繩要與長木板平行．(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取下紙帶．(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞．(4)減小誤差：小車的加速度應適當大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜．(5)小車從靠近打點計時器位置釋放．5．誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差．(2)計數(shù)點間距離的測量有偶然誤差．(3)作圖有誤差．考點一教材原型實驗例1(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究．物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出．在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是______點．在打出C點時物塊的速度大小為____m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為______m/s2(保留2位有效數(shù)字)．例2如圖所示為某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶．(1)已知使用電磁打點計時器，它的工作電壓是________V．打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________s.(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，則計數(shù)點之間的時間間隔是________s．從圖中讀出A、B兩點間距x＝______m；C點對應的速度大小是________m/s，勻變速直線運動的加速度大小為________m/s2.(3)下列說法正確的是________．A．使用時應當先釋放小車，讓其運動起來，再接通電源B．也可使用干電池作為打點計時器的電源C．每打完一條紙帶，要及時切斷打點計時器的電源D．對紙帶處理時，要從打出的紙帶中選擇一條點跡清晰的紙帶進行處理考點二探索創(chuàng)新實驗1．實驗器材的改進及速度的測量方法(如圖)2．獲得加速度方法的改進靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖甲、乙所示．3．用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器錄像代替打點計時器．通過以上裝置的改進能最大限度地減少因長木板和打點計時器的限位孔的阻力而導致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運動，以提高實驗的精確度．例3(2023·江蘇省泰州中學高三開學考試)實驗室中某同學用如圖甲所示的滴水法測量小車在斜面上運動時的加速度．實驗過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘固定；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計時器的滴水速度，使其每0.2s滴一滴水(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準)；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；然后撤去淺盤并同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標志小車運動規(guī)律的點跡；小車到達斜面底端時立即將小車移開．(1)關于本實驗，下列說法中正確的是________；A．本實驗中還需要用到停表記錄時間B．在斜面上做實驗是為了補償小車下滑過程中的阻力C．小車的質(zhì)量越大，運動時加速度就越大D．滴水計時器的計時原理和打點計時器的計時原理類似(2)經(jīng)多次實驗后發(fā)現(xiàn)，測量每個點跡到放開小車時的點跡的距離x和對應的時間t，以x為縱橫、t2為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，連線后總能得到如圖乙所示的圖像，這________(選填“可以”或“不能”)說明運動中小車的速度隨時間均勻變化，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)白紙上部分點跡如圖丙所示，從圖中讀出A、B兩點間距s＝________m；小車運動的加速度為________m/s2.例4(2022·全國乙卷·22)用雷達探測一高速飛行器的位置．從某時刻(t＝0)開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔1s測量一次其位置，坐標為x，結(jié)果如下表所示：t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：__________________________________________；(2)當x＝507m時，該飛行器速度的大小v＝________m/s；(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．例5利用如圖所示的裝置研究勻變速直線運動．(1)實驗時，測出遮光條的寬度d，在砝碼盤中放上砝碼，讓滑塊從光電門1的右側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為t1和t2，測出從光電門1到光電門2所用的時間為Δt，計算出滑塊的加速度大小a＝________(用d、t1、t2和Δt表示)(2)一個同學利用(1)中的裝置實驗時，保持滑塊的質(zhì)量、砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量不變，撤去光電門1，在某位置靜止釋放滑塊，記錄滑塊的釋放位置到光電門2的距離，記錄遮光條的遮光時間，多次改變滑塊的釋放位置，重復實驗．記錄下的距離為x1、x2、x3、…，時間為t1、t2、t3、…，以x為縱軸，eq\f(1,t2)為橫軸，描點作圖得到一條過原點的傾斜直線，已知該直線的斜率為k，則滑塊勻變速運動過程中的加速度大小a＝________(用d和k表示)．例6“筋膜槍”是利用內(nèi)部電機帶動“槍頭”高頻沖擊肌肉，緩解肌肉酸痛的設備．某同學為了測量“槍頭”的沖擊頻率，如圖(a)將帶限位孔的塑料底板固定在墻面上，“槍頭”放在限位孔上方，靠近并正對紙帶．啟動筋膜槍，松開紙帶，讓紙帶在重錘帶動下穿過限位孔，“槍頭”在紙帶上打下系列點跡．更換紙帶，重復操作，得到多條紙帶，選取點跡清晰的紙帶并舍去密集點跡，完成下列實驗內(nèi)容：(1)該同學發(fā)現(xiàn)點跡有拖尾現(xiàn)象，他在測量各點間距時，以拖尾點跡左邊為測量點，如圖(b)．①紙帶的_____