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1、高考物理一轮复习实验一研究匀变速直线运动(1) 练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车的运动情况。(2) 会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速度。(3) 能画出小车运动的vt图象，根据图象求加速度。1打点计时器(1) 作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f50 Hz 时，每隔0.02 s打一次点。(2) 工作条件电磁打点计时器：6 V以下交流电源电火花计时器：220 V 交流电源(3) 纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。可以利用纸带上打出的点确定计数点间的时间间隔。通过研究纸带上各点之间的间距，可以判断物体的运动情况。2利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设
2、x1、x2、x3、x4为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如xx2x1x3x2x4x3常数，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。3由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn(xnxn 1)/2T。4由纸带求物体运动加速度的方法(1) 逐差法：即根据x4x1x5x2x6x33aT 2(T为相邻两计数点之间的时间间隔) ，求出a1(x4x1)/3T 2，a2(x5x2)/3T 2，a3(x6x3)/3T 2，再算出a1、a2、a3的平均值a(a1a2a3)/3 x4x5x6x1x2x39T 2，即为物体
3、的加速度。(2) 图象法： 求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出vt图象， 图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。(1) 把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器连接在电源上。(2) 把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器的限位孔，并压在复写纸下面，把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行。实验装置如图实1 1 所示。图实 11 (3) 将小车停在靠近打点
4、计时器处，先接通电源， 等打点计时器打点稳定后，放开小车。换上新纸带，重复实验3 次。(4) 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，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4，测量各计数点到0 点的距离d，记录并填入表中。位置编号0123456 时间t/s d/mx/m v/(ms1) (5) 计算出相邻的计数点之间的距离x1、x2、x3。(6) 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出各计数点1、2、3、4、5 的瞬时速度，填入表格中。(7) 增减所挂钩码数，再做两次实验。图实 12 1由
5、实验数据得出vt图象(1) 根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。(2) 作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图线，它是一条倾斜的直线。2由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律有两条途径进行分析：图实 13 (1) 直接分析图象的特点得出。小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，如图实 13所示，当时间增加相同的值t，速度也会增加相同的值v，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。(2) 通过函数关系进一步得到，既然小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v
6、ktb，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。(1) 平行：纸带、细绳要和长木板平行。(2) 靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。(3) 一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。(4) 防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞。(5) 减小误差： 小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。(6) 纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。(7) 准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应
7、作一条直线， 让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。(1) 小车运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起系统误差。(2) 纸带上计数点间距测量以及作vt图象引起偶然误差。如图实 14 所示，利用频闪灯、小球、刻度尺可以测量小球沿斜面下滑过程中的加速度。图中是频闪灯在相同时间间隔T闪光照相得到的闪光照片，若用刻度尺测出相邻小球间的间隔x1、x2、x3、，利用逐差法xaT2，可以求出小球的加速度a。图实 14 实验原理与误差的分析 例 1 如图实 15 所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度。图实 15 (1) 所需器
8、材有打点计时器( 带导线 ) 、纸带、 复写纸、 带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需 _( 填字母代号 ) 器材。A直流电源、天平及砝码B直流电源、毫米刻度尺C交流电源、天平及砝码D交流电源、毫米刻度尺(2) 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作vt图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_。 解析 (1) 打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数点间的距离，需要毫米刻度尺，故D正确。(2) 由公式v22gh，如绘出v22h图象，其斜率也等于重力加速度。 答案
9、(1)D (2)v22h速度平方的二分之一重物下落的高度实验数据的处理 例 2 (2011广东高考)图实 1 6 是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。图实 16 (1)OD间的距离为 _cm。(2) 如图实 17 是根据实验数据绘出的xt2图线 ( x为各计数点至同一起点的距离) ，斜率表示 _，其大小为 _ m/s2( 保留三位有效数字) 。图实 17 解析 由于物体做的是匀变速直线运动，所以其从某一点开始运动的位移xv0t12at2，由于xt2图线是一条过原点的倾斜直线，因此v00，则xa2t2，故xt2图的斜率为a2
10、，通过图线可求得斜率为0.464 。 答案 (1)1.20(1.181.22 均可 ) (2)12a04580.464 同类实验的拓展与创新 例 3 某校研究性学习小组的同学用如图实18 甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s 滴一滴( 以滴水计时器内盛满水为准) ；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即
11、将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x011.40 cm ，x122.15 cm ，x232.91 cm ，x34 3.65 cm ，x454.41 cm ，x56 5.15 cm 。试问：图实 18 (1) 滴水计时器的原理与课本上介绍的_原理类似。(2) 由纸带数据计算可得计数点4 所代表时刻的瞬时速度v4_ m/s ，小车的加速度a _ m/s2( 结果均保留2 位有效数字 ) 。 解析 (1) 由题知滴水计时器的原理与打点计时器相同。(2) 可把小车的运动看做是匀变速直线运动，则v4vx34x452T220.2 m/s 0.20 m/s ；求加速度利用逐差法：(x56x45x34) (x23x12x01) 9aT2，(5.15 4.41 3.65) 102(2.91 2.15 1.40) 1029a0.22，解得a 0.19 m/s2。 答案 (1) 打点计时器(2)0.20 0.19