实验一研究匀变速直线运动.docx
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实验一研究匀变速直线运动
第4节实验一研究匀变速直线运动预习案编号01
时间：
40分钟
【学习目标】
1、打点计时器的使用
2、利用纸带求匀变速直线的瞬时速度、加速度
3、能画出小车运动的v—t图象，根据图象求加速度。
【使用说明与方法指导】
1、根据教材填写创新设计的P13页“知识梳理”部分，并完成预习案，及考点内容梳理
2、把预习中存在的问题写在我的疑问区。
【课前知识梳理】自主回顾夯基础
某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如图所示，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，该同学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图所示，单位是cm.
（1）小车做什么运动？
（2）试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？
（3）计算小车的加速度多大？
考点：
第4节实验一研究匀变速直线运动探究案编号02
【学习目标】
1、打点计时器的使用
2、利用纸带求匀变速直线的瞬时速度、加速度
3、能画出小车运动的v—t图象，根据图象求加速度。
【课堂考点演练】互动课堂提能力
一、
实验目的
1．练习使用打点计时器，利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律
2．能画出小车运动的v－t图象，并根据图象求加速度．
二、
实验原理
1．打点计时器
（1）作用：
计时仪器，每隔0.02s打一次点．
（2）工作条件：
①电磁打点计时器：
4V～6V的交流电源．
②电火花计时器：
220V的交流电源．
（3）纸带上各点的意义：
①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．
②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．
2．利用纸带判断物体运动性质的方法
（1）沿直线运动的物体，若相等时间内的位移相等，即x1＝x2＝x3＝…，则物体做匀速直线运动．
（2）沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4，…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2.
3．速度、加速度的求解方法
（1）“平均速度法”求瞬时速度，即vn＝
，如图所示．
（2）“逐差法”求加速度，即a1＝
，a2＝
，a3＝
，然后取平均值，即
＝
，这样可以使所给数据全部得到利用，以提高结果的准确性．
（3）“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图，直线的斜率即加速度．
三、
实验器材
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、交流电源、复写纸片．
四、
实验步骤
1．仪器安装
（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．
（2）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并将它的一端固定在小车的后面．实验装置如图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．
2．测量与记录
（1）把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复三次．
（2）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1s，如图所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点之间的距离．
（3）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得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度．
（4）增减所挂钩码数，或在小车上放置重物，再做两次实验．
五、
数据处理及实验结论
1．由实验数据得出v－t图象．
（1）根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图，可以看到，对于每次实验，描出的几个点大致落在一条直线上．
（2）做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．
2．由实验得出v－t图象后，进一步分析得出小车运动的速度随时间变化的规律
小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如图所示，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：
小车的速度随时间均匀变化．
3．求出小车的加速度：
利用v－t图象的斜率求加速度a＝
或利用逐差法求加速度a＝
六、
注意事项
1．纸带和细绳要和木板平行，小车运动要平稳．
2．实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后先断开电源后取纸带．
3．要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．
4．小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．
5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，舍弃打点密集的部分，适当选取计数点（注意计数点与计时点的区别），弄清楚所选的时间间隔T等于多少．
【课堂效果检测】随堂演练增技能
考点一、对实验原理的正确理解
例1.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：
______________________
A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
B．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路
C．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车
D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面
E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源，换上新纸带，重复三次
F．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离
G．根据公式a1＝（x4－x1）/3T2，a2＝（x5－x2）/3T2，a3＝（x6－x3）/3T2及
＝（a1＋a2＋a3）/3求出
例2.某同学用打点计时器测做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，但仅能读出其中3个计数点到零点的距离：
xA＝16.6mm，xB＝126.5mm，xD＝624.5mm
若无法再做实验，可由以上信息推知：
（1）相邻两计数点的时间间隔为________s
（2）打C点时物体的速度大小为________m/s（取2位有效数字）
（3）物体的加速度大小为________（用
、
、和f表示）
考点二、拓展创新实验
例3.桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图所示．由于底片保管不当，其中位置4处被污损．若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1s，则利用该照片可求出：
小球运动的加速度约为__________m/s2.位置对应的速度为____________m/s，能求出4的具体位置吗？
____________________（填“能”或“不能”）．求解方法是：
______________________________________（不要求计算，但要说明过程）．
第4节实验一研究匀变速直线运动编号03
时间:
40分钟班级：
姓名：
1．在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是（ ）
A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位
B．使小车运动的加速度尽量小些
C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算
D．适当增加挂在细绳下钩码的个数
2．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（ ）
A．实验时应先放开纸带再接通电源
B．（x6－x1）等于（x2－x1）的6倍
C．从纸带可求出计数点B对应的速率
D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s
3．在研究变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的
速度/（cm·s－1）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了算出加速度，合理的方法是（ ）
A．根据任意两个计数点的速度，由公式a＝
算出加速度
B．根据实验数据画出v－t图线，量出其倾角α，由公式a＝tanα算出加速度
C．根据实验数据画出v－t图线，由图线上任意两点所对应的速度，用公式a＝
算出加速度
D．依次算出通过连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
4．实验室利用打点计时器研究小滑块做减速运动时的运动情况，打出如图所示的纸带，打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上．请回答下列问题：
（1）纸带的________（填“A”或“B”）端与小滑块相连，纸带上AB段运动的时间为________．
（2）根据纸带请判断该滑块的运动属于________（填“匀速”或“匀减速”）直线运动．
（3）从纸带可以测出A、B两点间的距离为________，滑块的加速度大小为________．（计算结果保留三位有效数字）
5．如图，某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．
（2）ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝____；C点对应的速度是______（计算结果保留三位有效数字）．
6．某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．
实验步骤如下：
A．安装好实验器材；
B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；
C．测出s1、s2、s3、….
结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：
（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸），小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________．（填选项代号）
A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源
C．秒表 D．刻度尺 E．天平 F．重锤 G．弹簧秤
H．滑动变阻器
（2）如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则s1、s2、s3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是________．
7．如图所示，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．
（1）所需器材有打点计时器（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）中的器材．
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v－t图象外，还可作________图象，其纵轴表示的是________，横轴表示的是________．
8．某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下：
a．安装好实验器材．
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图甲中0、1、2、…、6点所示．
乙
c．测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离，分别记作：
x1、x2、x3、…、x6.
d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动．
e．分别计算出x1、x2、x3、…、x6与对应时间的比值
、
、
、…、
.
f．以
为纵坐标、t为横坐标，标出
与对应时间t的坐标点，画出
－t图线．
结合上述实验步骤，请你完成下列任务；
（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有________和________．（填选项代号）
A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重锤
（2）将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图乙所示，则x2＝____cm，x5＝________cm.
（3）该同学在图14中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出
－t图线．
（4）根据
－t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0＝______m/s；它在斜面上运动的加速度a＝______m/s2.
9．如图甲所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连．起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离．启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离．打点计时器使用的交流电频率为50Hz.图乙中a、b、c是纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示．
（1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为________m/s2.（结果保留两位有效数字）
（2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的________段内．
10．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．
（1）设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF＝________；
（2）他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表．以A点对应的时刻为t＝0，试在下图所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图象，并利用该图象求出物体的加速度a＝________m/s2；
对应点
B
C
D
E
F
速度（m/s）
0.141
0.180
0.218
0.262
0.301
（3）如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
第4节实验一研究匀变速直线运动训练案
时间:
40分钟班级：
姓名：
1___________2____________3___________
4
（1）___________
（2）_____________（3）___________________
5
（1）_____________
（2）________________________
6
（1）_____________
（2）________________________
7
（1）_____________
（2）____________________________________
8
（1）________________________
（2）________________________
（4）________________________
9
（1）____________
（2）____________
10
（1）____________
（2）____________
（3）____________
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