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1、实验 匀变速直线运动的实验研究 逐差法求加速度0101基本原理与操作0202数据处理与分析目目 录录/c co on nt te en nt ts s0303典例分析1电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_(交流或直流交流或直流)电源的电源的_仪器，它的工作电压是仪器，它的工作电压是_。当电源频率是。当电源频率是50赫兹时，它每隔赫兹时，它每隔_s打一次点。打一次点。2根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是是()A时间间隔时间间隔B位移位移C加速度加速度D平均速度平均速度交流交流打点计时打点计时约约8v
2、0.02AB知识回顾Part.01基本原理与操作基本原理与操作(1)(1)练习正确使用打点计时器练习正确使用打点计时器(2)(2)会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度(3)(3)会会利利用用纸纸带带探探究究小小车车速速度度随随时时问问变变化化的的规规律律，并并能能画画出出小小车车运运动动的的v-tv-t图象，根据图象求加速度。图象，根据图象求加速度。电火花计时器电火花计时器(或电磁打点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、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、复写纸片细绳、钩码、刻度尺、导线、
3、电源、复写纸片实验目的实验目的实验器材实验器材作用：计时仪器，接频率为作用：计时仪器，接频率为50Hz交变电流，每隔交变电流，每隔0.02s打一次点。打一次点。认识认识“两种仪器两种仪器”电磁打点计时器：约电磁打点计时器：约8V交流电源交流电源工作条件工作条件电火花计时器：电火花计时器：220V交流电源交流电源区别区别“两种点两种点”计时点和计数点计时点和计数点计数点计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的个数而定。择点的个数而定。计时点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为是
4、打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02s；原理装置图原理装置图操作要领操作要领实验原理与操作实验原理与操作(1)平行：平行：细绳、纸带与长木板平行细绳、纸带与长木板平行(2)靠近：靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的小车释放前，应靠近打点计时器的位置位置(3)先后：先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带实验后先断开电源，后取下纸带(4)适当：适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集点太少或过于密集Part.02数据处理与分析数据处理与分析在纸带上测出各个连续相等的时间在纸带上
5、测出各个连续相等的时间T内的位移分别是内的位移分别是x1、x2、xn。(1)如果如果x1x2xn，则物体做匀速直线运动。，则物体做匀速直线运动。(2)如如果果x2x1x3x2xnxn10，即即在在连连续续相相等等时时间间内内的的位位移移差差相相等等，则则物物体体做做匀匀变变速速直直线线运运动动（位位移移差差也也等等于于aT 2）；如如果果不不相相等等，则则物物体体做变加速直线运动。做变加速直线运动。应用纸带判断物体的运动性质：应用纸带判断物体的运动性质：x1x2x3x4x5x6x1x2x3x4x5x6思考思考：利用纸带如何求运动物体的加速度？：利用纸带如何求运动物体的加速度？中间时刻的瞬时速度
6、计算公式：中间时刻的瞬时速度计算公式：应用纸带求解物体的速度：应用纸带求解物体的速度：所取的纸带对每一个位移差分别求出加速度，再求加速度的平均值两种求所取的纸带对每一个位移差分别求出加速度，再求加速度的平均值两种求平均值的实质是相同的。平均值的实质是相同的。-达不到减小偶然误差的目的达不到减小偶然误差的目的x1x2x3x4x5x6利用利用可以从纸带上求得加速度可以从纸带上求得加速度=2应用纸带求解物体的加速度：应用纸带求解物体的加速度：如图，纸带上测得连续如图，纸带上测得连续6个个相同时间相同时间T内的位移内的位移x1、x2、x3、x6，应分为应分为3组组此式把各段位移都利用上，有效地减小了仅
7、由两次位移测量带来的偶然误差，此式把各段位移都利用上，有效地减小了仅由两次位移测量带来的偶然误差，这种方法被称为这种方法被称为逐差法逐差法偶数偶数由由xmxn=(mn)aT2得得偶数段偶数段用逐差法求加速度用逐差法求加速度x1x2x3x4x5x6逐差法的实质是将纸带分为时间间隔相等的两大段来处理：逐差法的实质是将纸带分为时间间隔相等的两大段来处理：如图所示，如果纸带上测得连续如图所示，如果纸带上测得连续5个个相同时间相同时间T内的位移内的位移x1、x2、x3、x5奇数奇数由由xmxn=(mn)aT2得得x1x2x3x4x5O OA AB BC CD DE E去掉最短的一段，留连续部分（去掉的可
8、能是第一段也可能是最后一段）去掉最短的一段，留连续部分（去掉的可能是第一段也可能是最后一段）奇数段奇数段用逐差法求加速度用逐差法求加速度去掉去掉偶数段偶数段都要分组进行求解都要分组进行求解奇数段奇数段如果去掉中间段如果去掉中间段使用逐差法的目的是减小误差，而不是为了计算方便。使用逐差法的目的是减小误差，而不是为了计算方便。由于高中阶段数据一般都是理想的，所以奇数段仍可以采取去掉最短一段的方法，利用偶数段公式求解。1、根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系2、根据所得数据描出各点的位置（描点法）根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分
9、布规律。观察和思考各点的分布规律。3、各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实、各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。v-t 图象法求加速度图象法求加速度在在v-t图象上取一段时间图象上取一段时间t（尽量取大些），找出（尽量取大些），找出t 对应的对应的v，代入，代入求解。求解。0.10.20.30.
10、40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)t=0.4s V=？0.2m/sPart.02典例分析典例分析【例题例题1】在某次实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，其中在某次实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，其中A、B、C、D、E为相邻为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔的计数点，相邻计数点间的时间间隔T0.1s。(1)根据纸带信息可判定小车做根据纸带信息可判定小车做_运动。运动。(2)计算各点瞬时速度：计算各点瞬时速度：vB_m/s，vC_m/s，vD_m/s。(3)以打以打A点为计时起点，在图乙所示坐标中点为计时起点，在图乙所示坐标中作出小
11、车的作出小车的v-t图线，并根据图线求出图线，并根据图线求出a_。(4)图线与纵轴交点的物理意义是图线与纵轴交点的物理意义是_。解析：解析：匀加速直线运动匀加速直线运动0.1380.2460.390表示计数点表示计数点A对应的速度大小对应的速度大小1.26m/s2解析：解析：【例题例题2】如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果。个点取一个计数点，图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果。(单位：单位
12、：cm)(1)为了证明小车的运动是匀变速直线运动，请进行下为了证明小车的运动是匀变速直线运动，请进行下列计算，填入表内列计算，填入表内(单位：单位：cm)。x2x1x3x2x4x3x5x4x6x5x平均值平均值各各位位移移差差与与平平均均值值最最多多相相差差_cm，由由此此可可得得出出结结论论：在在_范范围围内内，小小车车在在_的的位位移之差相等，所以小车的运动是移之差相等，所以小车的运动是_。(2)小车的加速度为小车的加速度为_m/s2。(1)由题中数据可求各位移差依次为由题中数据可求各位移差依次为1.60cm、1.55cm、1.62cm、1.53cm、1.61cm，其平均值，其平均值x1.
13、58cm，各位移差与平均值最多相差，各位移差与平均值最多相差0.05cm，所以在误差允许范围内，小车在相邻相等时间，所以在误差允许范围内，小车在相邻相等时间内位移之差相等，因此小车做匀加速直线运动。内位移之差相等，因此小车做匀加速直线运动。1.60cm1.55cm1.62cm1.53cm1.61cm1.58cm0.05误差允许误差允许相邻相等相邻相等时间内时间内匀加速直线运动匀加速直线运动1.581 1、实验情景的变化、实验情景的变化【例题例题3 3】某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器滴水计时器”计量时间。实验前，将该计
14、时器固定在小车旁，如图计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图2(a)2(a)所示。实验时，保持桌面所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图滴，图(b)(b)记录了桌面上连续记录了桌面上连续6 6个水滴的位置。个水滴的位置。(已知滴水计时器每已知滴水计时器每30 s30 s内共滴下内共滴下4646个小水滴个小水滴)(1)(1)由图由图(b)(b)可知，小车在桌面上是可知，小车在桌面上是_(_(填填“从右向左从右向左”或或“从左从左向右向右”)运动的。运动的。
15、(1)(1)小车在阻力的作用下做减速运小车在阻力的作用下做减速运动，由图动，由图(b)(b)知，从右向左相邻水知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动。桌面上是从右向左运动。从右向左从右向左解析：解析：【例题例题3】(2)该小组同学根据图该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中中A点位置时的速度大小为点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为，加速度大小为_m/s2。(结果均结果均保留保留2位有效数字位有效数字)解析：解析：0.190.0382 2、实验方法的拓展
16、、实验方法的拓展【例题例题4】某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：实验步骤如下：如图如图3(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，
17、用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用用s表示挡光片沿运动方向的长度，如图表示挡光片沿运动方向的长度，如图(b)所示，表示滑块在挡光片遮住光线所示，表示滑块在挡光片遮住光线的的t时间内的平均速度大小，求出；时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与的挡光片前端与中的位置相同，令滑中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤多次重复步骤；52.116.3vAat/2(1)利用连接体使滑块做匀变速直线运动，如图甲所示。利
18、用连接体使滑块做匀变速直线运动，如图甲所示。若知道滑块通过光电门的时间若知道滑块通过光电门的时间t，就可用，就可用v求出滑块通求出滑块通过光电门的瞬时速度。过光电门的瞬时速度。(2)利用斜面使滑块做匀加速直线运动，如图乙所示。若利用斜面使滑块做匀加速直线运动，如图乙所示。若知道滑块通过两光电门间的运动时间或者两光电门之间知道滑块通过两光电门间的运动时间或者两光电门之间的距离，就可以求出滑块运动的加速度。的距离，就可以求出滑块运动的加速度。(3)利用落体法使小球做匀加速直线运动，如图丙所示。利用落体法使小球做匀加速直线运动，如图丙所示。利用利用v0at，作出，作出t图线，可由图线，可由k确定加速
19、度确定加速度a的大的大小。小。光电门问题可以有如下几点拓展变化光电门问题可以有如下几点拓展变化【例例题题5】如如图图所所示示为为用用频频闪闪相相机机拍拍摄摄的的羽羽毛毛与与苹苹果果同同时时下下落落的的局局部部频频闪闪照照片片，已已知知该该频频闪闪相机每隔相机每隔t时间闪光一次。时间闪光一次。(1)这这个个实实验验表表明明：如如果果我我们们可可以以减减小小_对对物物体体下下落落运运动动的的影影响响，直直至至其其可可以以忽忽略略，那么重量不同的物体下落快慢程度将会相同。那么重量不同的物体下落快慢程度将会相同。(2)关于图中的关于图中的x1、x2、x3，下列关系一定正确的是，下列关系一定正确的是_(
20、填选项字母填选项字母)。Ax1 x2 x31 4 9Bx1 x2 x31 3 5C2x2x3x1(3)利用图片提供的信息可以求出当地的重力加速度值利用图片提供的信息可以求出当地的重力加速度值g，可知可知g_(填选项字母填选项字母)。解析：解析：空气阻力空气阻力CC【例题例题6】某同学用如图（某同学用如图（a）所示的实验装置研究匀变速运动，将木块从倾角为）所示的实验装置研究匀变速运动，将木块从倾角为的木板上的木板上静止释放，与位移传感器连接的计算机描绘出了木块相对传感器的位置随时间变化的规律，静止释放，与位移传感器连接的计算机描绘出了木块相对传感器的位置随时间变化的规律，如图（如图（b）中的曲线
21、）中的曲线2所示。图中木块的位置从所示。图中木块的位置从x1到到x2、从、从x2到到x3的运动时间均为的运动时间均为T。(1)根据图（根据图（b）可得、木块经过位置）可得、木块经过位置x2时的速度时的速度v2=_，木块运动的加速度，木块运动的加速度a=_；(2)若只增大木板的倾角，则木块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图若只增大木板的倾角，则木块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图b中的曲线中的曲线_（选填图线序号（选填图线序号）（已知木板的倾角越大，）（已知木板的倾角越大，木块木块的加速度越大。）的加速度越大。）(1)木块在斜面上做匀加速直线运动，木块位移为木块在斜面上做匀加速直线
22、运动，木块位移为x2时时为为x1到到x3的中间时刻，故的中间时刻，故相邻相等时间内位移之差相邻相等时间内位移之差(2)若只增大木板倾斜的角度，加速度增大，根据若只增大木板倾斜的角度，加速度增大，根据可知木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的可知木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的。解析：解析：=+=1、小华同学在、小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带实验中，选出了如图所示的一条纸带(每两个点每两个点间还有间还有4个点没有画出个点没有画出)。打点计时器的电源频率为。打点计时器的电源频率为50Hz。(1)根据纸带上
23、的数据，计算根据纸带上的数据，计算E点时小车的瞬时速度并填入表中。点时小车的瞬时速度并填入表中。(2)小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图像。请你根据小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图像。请你根据v-t图像判断小车做的是图像判断小车做的是_(填填写序号写序号)A.匀速直线运动匀速直线运动B.匀变速直线运动匀变速直线运动C.非匀变速直线运动非匀变速直线运动位置位置ABCDEv/(ms1)0.610.811.001.18解析：解析：1.39B牛刀小试1、小华同学在、小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带实验中，选出了如图
24、所示的一条纸带(每两个点间还有每两个点间还有4个点没有画出个点没有画出)。打点计时器的电源频率为。打点计时器的电源频率为50Hz。(3)小红同学用以下方法绘制了小车运动的小红同学用以下方法绘制了小车运动的v-t图像：图像：第一，先把纸带每隔第一，先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条；剪断，得到若干短纸条；第二、再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间；第二、再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间；第三，将纸条上端中心连起来，于是得到第三，将纸条上端中心连起来，于是得到vt图像。图像。请回答这样做请回答这样做_(选填选填“
25、可行可行”“不可行不可行”)，简要说明其理由，简要说明其理由_。(3)因为剪断的纸带所用的时间都是因为剪断的纸带所用的时间都是t0.1s，即时间即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之之比比；而而此此段段纸纸带带的的平平均均速速度度等等于于这这段段纸纸带带中中间间时时刻刻的的速速度度。最最后后得得出出结结论论：纸纸带带的的长长度度之之比比等等于于此此段段纸纸带带的的平平均均速速度度之之比比，还还等等于于各各段段纸纸带带中中间间时时刻刻的的速速度度之之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，因此该做法是合理的。比，即纸带的高度之比等
26、于中间时刻速度之比，因此该做法是合理的。可行可行2、某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五五个点中，打点计时器最先打出的是个点中，打点计时器最先打出的是_点。在打出点。在打出C点时物块的速度大小为点时物块的速度大小为
27、_m/s(保留保留3位有效数字位有效数字)；物块下滑的加速度大小为；物块下滑的加速度大小为_m/s2(保留保留2位有效位有效数字数字)。A0.2330.75牛刀小试3、甲甲、乙乙两两位位同同学学设设计计了了利利用用数数码码相相机机的的连连拍拍功功能能测测重重力力加加速速度度的的实实验验。实实验验中中，甲甲同同学学负负责责释释放放金金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍拍1幅照片。幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使
28、用的器材是_。(填正确答案标号填正确答案标号)A.米尺米尺B.秒表秒表C.光电门光电门D.天平天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：答：_(3)实实验验中中两两同同学学由由连连续续3幅幅照照片片上上小小球球的的位位置置a、b和和c得得到到ab24.5cm、ac58.7cm，则则该该地地的的重重力力加加速度大小为速度大小为g_m/s2。(保留保留2位有效数字位有效数字)(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验时必须使用米尺。利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验时必须使用米尺。(2)将米尺竖直放置，小
29、球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。将米尺竖直放置，小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。(3)根据根据xgT2得重力加速度大小得重力加速度大小将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺A9.7牛刀小试4、用图所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。用图所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。(1)实验的主要步骤：实验的主要步骤：用尺测量挡光片的宽度用尺测量挡光片的宽度d6.60mm；用刻度尺测量用刻度尺测量A点到光电门所在位置点到光电门所在位置B点之间的水平距离点之间的水平距离x；滑块从滑块从A点静止释放点静止释放(已知砝码落地前挡光片已通过光电门已知砝码落地前挡光片已通过光电门)；读出挡光片通过光电门所用的时间读出挡光片通过光电门所用的时间t；改变光电门的位置，滑块每次都从改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的点静止释放，测量相应的x值并读出值并读出t值。值。2.381040.518