4匀变速直线运动四A级学生版.docx
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4匀变速直线运动四A级学生版
重力加速度传感器
G-sensor就是重力传感器的意思，它能够感知到加速力的变化，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被G-sensor转化为电信号，然后通过微处理器的计算分析后，就能够完成程序设计好的功能，内置了G-sensor的MP3播放器就能根据使用者的甩动方向，前后更换歌曲，放进衣袋的时候也能够计算出使用者的前进步伐．个别高端笔记本例如IBM高端系列也内置了G-sensor，在感知发生剧烈加速度时，立即保护硬盘，避免硬盘损害．
内容
基本要求
略高要求
较高要求
打点计时器测量速度和加速度
理解匀变速直线运动的规律
正确的使用仪器对物理量进行准确的测量
知识点1电磁打点计时器的使用步骤和注意要点
1．使用步骤
（1）把打点计时器固定在桌子上，将纸带穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并压在纸带上．
（2）将打点计时器的两个接线柱分别与交流电源相连．（电磁打点计时器接交流电源4～6V．）
（3）打开电源开关，按实验需要使纸带运动，在纸带上打出一系列的点．
（4）取下纸带，根据具体情况选出计数点，按实验要求进行测量计算．
2．使用要点及注意事项
（1）打点计时器使用的是低压交流电源，它的工作电压为4V-6V，频率为50Hz，如果电压过高会烧毁计时器线圈，如果电压过低，会出现不打点或打点不清的情况．至于交流电的频率，我国生产和生活用的交流电频率都是50Hz，周期是0.02s，比较稳定，一般都满足要求．
（2）为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器的振动片的固有频率也是50Hz，使之发生共振现象，振动片的长度可在一定范围调节，通过改变振动片的长度来调节它的固有频率．
（3）实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，振针过高时打不上点，过低时会打出短线，还会对纸带产生过大的阻力；振动片和振针要固定好，不能让它松动，否则会出现漏点或双点．
（4）所用纸带要平整，如果纸带不平整，可能出现点迹不清，漏点或点间距离不准（在纸带有褶皱时两点间间隔和展平后两点间间隔不等）等现象，一般来说使用的是专用纸带，比较平整，个别有褶皱的纸带不要用或熨平后再用．复写纸应安装在纸带的上面，专用复写纸只有一面有复印油墨的一面应朝下和纸带接触．
（5）在打点计时器系列实验中，纸带与打点计时器之间的摩擦是引起实验误差的主要原因之一，所以在实验前首先要放正打点计时器的位置，使纸带在移动过程中不与限位孔的侧壁相碰．
（6）在使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定时，再放开纸带；打点计时器属于间歇性工作仪器，每打完一条纸带，应及时切断电源，并将定位轴上的复写纸片换个位置，以保证打点清晰．
（7）选择记时点时，不一定从运动开始打下的第一个点算起，往往要排除初段密．在数据的处理，往往为了计算的方便会采取计算点而不是计时点．
知识点2电火花点计时器的使用步骤和特点
电火花打点计时器使用步骤：
1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套再纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹再两条纸带之间．
2．把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上．
3．按下脉冲输出开关，用守水平地拉动拉动两条纸带，纸带上就打上一列小点．
特点：
解释电火花计时器与电磁打点计时器一样，是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致．电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期不大于50μs，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作简易，使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于5μA）．
【例1】打点计时器是（）
A．测量时间的仪器B．测量加速度的仪器
C．测量长度的仪器D．测量速度的仪器
【例2】用一般的刻度尺测量长度时，若用cm作单位，则该数的估读位应在（）
A．个位B．十分位C．百分位D．千分位
【例3】在用打点计时器研究匀变速直线运动时，如测得各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量，其主要原因是（）
A．长度测量不精确B．打点计时器打点的间隔不均匀
C．运动中受到变化的摩擦力作用D．木板未调成水平
【例4】关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是（）
A．打点计时器应用低压交流电源，交流电频率为50Hz
B．纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面
C．要先通电，后释放纸带，纸带通过后立即切断电源
D．为减小摩擦，每次测量应先将纸带理顺
【例5】运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（）
A．物体运动的时间B．物体在不同时刻的位置
C．物体在不同时刻的速度D．物体在不同时间内的位移
【例6】在使用电磁打点计时器时，有时发现计时器的打点周期不稳定，其原因可能是
A．交流电源的电压不稳定B．交流电源的频率不稳定
C．巳永久磁铁的磁性太弱D．振片的固有频率与交流电源的频率有偏差
【例7】根据打点计时器打好的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是（）
A．时刻B．时间C位置D．位移E．平均速度
【例8】根据打点计时器打好的纸带，通过适当的计算可以得到的物理量是（）
A．时刻B．时间C位置D．位移E．平均速度
【例9】打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点（）
A．痕记录了物体运动的时间
B．点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状
D．点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况
【例10】某同学用电磁打点计时器做实验时，在纸带上留下的不是圆点，而是一列短线，这可能是因为（）
A．打点计时器错接在直流电源上B．电源频率不稳定
C．打点的振针压得过紧D．打点的振针压得过松
【例11】电磁打点计时器是一种使用交流电源的仪器，当电源的频率为50赫兹时，振针每隔秒打一次点，现在用打点计时器测定物体的加速度，当电源频率低于50赫兹时，如果仍按频率为50赫兹的时间间隔打一次点计算，则测出的加速度数值（填“大于”、“小于”或“等于”）频率为50赫兹时测出的加速度的值.
【例12】手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm，则（）
A．手运动的平均速度为0.03m/s
B．手运动的平均速度为1.5m/s
C．手运动的平均速度为1.8m/s
D．手运动的平均速度为180m/s
【例13】用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号顺序写在空白处．
A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压电源的两个接线柱上．
B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过，并压在下面．
C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离
．
D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间
．
E．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．
F．利用公式
计算纸带运动的平均速度．
实验步骤的合理顺序是
【例14】使用打点计时器时，下列问题对实验的影响是什么？
（1）错接在直流电源上，影响是
（2）电源频率不稳，影响是
（3）打点针压得太紧，影响是
（4）电源电压不稳，影响是
（5）振针过长，影响是
【例15】如图所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，纸带的右端后通过打点计时器．从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是．若所用电源频率为50Hz，从打下A点到打下D点，共13点，历时s，位移为m，这段时间内纸带运动的平均速度是m/s．BD段的平均速度是m/s．
【例16】某组学生研究小车从斜面上滑下实验，得到如图所示的纸带，纸带上的计数点用O、A、B、C、D、E表示．根据图上数据，可判断小车做运动，小车经过B点时的速度是_______cm/s，小车经过D点时的速度是_______cm/s（相邻计数点间的时间间隔为0.1s）
【例17】
某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图3所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的前几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点，推测纸带的运动是加速还是减速？
在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是多大？
B点的瞬时速度为多大？
【例18】下图是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一条纸带．根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质．
【例19】如图，将一打点计时器固定在斜面上某处，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．用米尺测得斜面的高度与长度之比为
．一辆质量为400g的小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下．右图是打出纸带的一段，相邻记数点间还有四个点未画出．由图可知，打点计时器打纸带上B点时小车的瞬时速度vB=_________m/s，打纸带上E点时小车的瞬时速度vE=_________m/s．
【答案】0.150.33
【例20】某次用打点计时器研究匀变速运动的实验中，用打点计时器打出小车带动的纸带如图，电源的频率为50Hz．在纸带上按时间顺序取0、1、2、3、4、5共六个计数点，每相邻的两点间均有四个点未画出．用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离标在了纸带下面，则小车的加速度大小为________，方向_________．
【例21】用打点计时器测量物体做匀变速直线运动的瞬时速度：
（1）测量原理根据的公式V=________________________________．
（2）用打点计时器打出下落重锤带动的纸带如图，电源的频率为50Hz，从纸带上连续取出A、B、C、D四个点，用米尺量出A、B、C、D到计数点0的距离标在纸带下面．则打下B点时重锤的瞬时速度VB=________m/s，打下C点时重锤的瞬时速度VC=__________m/s．
【例22】用打点计时器打出下落物体带动的纸带如图．电源的频率为50Hz，从纸带上连续取出A、B、C、D、E、F六个计数点，用米尺测出A、B两点间距离S1=4.08cm，E、F两点间距离S2=5.64cm，试写出用S1、S2和相邻两点间时间间隔T计算重力加速度的公式g=_______，代入数据求出g=______．
【例23】某次研究匀变速直线运动的实验中，用打点计时器打出小车带动的纸带如图，相邻计数点间的距离分别用S1、S2、S3、S4、S5、S6表示，计数点间的时间间隔用T表示，则如下计算小车加速度大小的式子中正确的是（）
A．
B．
C．
D．
【例24】
（1）在测定匀变速直线运动的加速度实验中所需器材为_________
A．打点计时器B．天平C．低压交流电源
D．低压直流电源E．细绳和纸带F．钩码和小滑车
G．秒表H．一端附有滑轮的长木板
（2）请在下列步骤中选出必要的，并按顺序填写：
_____________
A．平衡摩擦力，即将长木板后端适当垫高使下滑力克服摩擦力
B．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后
C．把打点计时器固定在木板无滑轮端并连好电路
D．用天平测量小车质量
E．换上新的纸带重作两次
F．把一端附有滑轮的长木板放在桌上，使滑轮伸出桌面
G．在小车开始运动后，按下秒表开始计时
H．先使小车放在打点计时器附近，接通电源再放小车，让小车运动
I．断开电源，取下纸带
J．使秒表停止，记录打点时间
K．把一条细绳跨过滑轮一端栓在小车上，另一端吊适当的砝码
如果小车在连续相等的时间T里的位移分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6……则有a1=；a2=；a3=；……，最后a=_________．
以下说法正确的就在后面括号里打“√”，否则打“×”：
（1）三条纸带都必须一一进行测量和计算．[]
（2）记数点的0点就是纸带上的起点．[]
（3）若两计数点之间还有n个小点，则T=（n+1）T0，T0=0.02s．[]
【例25】“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，具体测算加速度前的主要步骤有：
A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带
B．将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上低压交流电源
C．把小车停在靠近打点计时器的地方，接通电源，放开小车
D．断开电源，取下纸带
E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上砝码
F．把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器
以上步骤的合理顺序是：
如果选出的纸带如图所示，图中共有0—6七个记数点，已知每两个记数点间有4个记时点，从纸带分析可以判定这段纸带的运动是，理由是
根据纸带求得的加速度a=厘米/秒2．（取整数）
【例26】在《利用电火花打点计时器测定小车作匀变速运动的加速度》的实验中，
（1）下述器材中不需要的是__________（用代号表示）
①低压交流电源②220V交流电源③刻度尺④秒表
⑤小车⑥带滑轮长木板⑦纸带⑧天平⑨电火花计时器
（2）下图是实验中比较理想的打点纸带，每5个点取一个记数点，已测出相邻两记数点间的长度依次分别是：
2.80cm，4.40cm，5.95cm，7.52cm，9.08cm，10.64cm．
实验测得的加速度值为a＝_______m/s2，在打点记时器打第3个记数点是小车的瞬时速度为v3＝________m/s．
【例27】在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流．他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A对齐．
⑴按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5，它们依次为______cm、______cm、______cm、______cm、______cm．
⑵由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时，物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是______m/s、______m/s、______m/s、______m/s．
⑶根据以上结果，试用两种不同的方法计算该物体的加速度a．
⑷根据⑵中得到的数据，试在右边所给的坐标系中，用做v-t图象的方法，从图象中求物体的加速度a．要标明坐标及其单位，单位大小要取得合适，使作图和读数方便，并尽量充分利用坐标纸）．试说明为什么用图象法求加速度的偶然误差比较小?
⑸从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=______m/s，vF=______m/s，并由此计算:
当打点计时器打下A点的时刻，物体已经从静止开始做匀加速运动_____s了．
⑹如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______，理由是：
___________________________．
【例28】某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片．相邻两次曝光的时间间隔为2.0s．已知小轿车的车长为4.5m．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示．请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v．
【例29】电磁打点计时器是测量时间的仪器，其工作电压约为V，电源频率是50Hz，它每隔s打一次点，在测定匀变速直线运动加速度实验中，某次实验纸带的记录如图所示，纸带上O、A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度等于，在打D点时纸带的速度为（保留两位有效数字），F到G的距离为cm．
【例30】在研究匀变速直线运动的实验中，如图所示，为一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s．
（1）根据_________________计算各点瞬时速度，则VA=_______m/s，VB=________m/s，Vc=_______m/s，VD=_______m/s，VE=______m/s．
（2）在如图所示坐标中作出小车的速度时间图线，并根据图线求出a=_______．将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_______.此速度的物理意义是__________．
1、研究“匀变速直线运动”的实验中，打点计时器在纸带上打出一系列的点如图所示，每两点之间有4个记时点，其中OA=0.9cm，OB=2.4cm，OC=4.5cm，OD=7.2cm，求纸带加速度
，A点的瞬时速度是
．
2、测量跑一百米的速度，大致描绘跑一百米的v-s图象．简要步骤：
一名同学在起点发令，每隔10m站一名同学计时．发令后，你起跑的同时其它10名同学一起按表计时，在你跑过计时同学的同时，停表．把记录的数据记入下表，再计算你每跑10m内的平均速度．（分小组讨论一下，你们需要做哪些准备工作？
例如同学的分工协作，发令计时的训练等．）
位置（m）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
时刻（s）
0
3、在利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度的实验中，
（1）测量原理根据的公式是a=_____________________．
（2）实验中要用到的器材和测量仪器有（）
A．小车B．一端带滑轮的木板C．打点计时器
D．低压交流电源E．小钩码F．秒表
G．刻度尺H．纸带I．细绳
（3）某学生在实验中操作有如下步骤，试按合理的顺序把步骤序号填在下面的线上：
___________．
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；
B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；
C．换上新纸带，重作两次实验；
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；
E．先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；
F．把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；
G．断开电源，取下纸带；
H．求出三次测量加速度的平均值，作为测量的最后结果．
本节的主要内容：
1、电磁打点计时器：
是一种记录物体在一定时间间隔内位移的仪器．它使用交流电源，工作在6V以下．是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致．若使用50Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02s．这个值正好是电源频率的倒数．
2、电火花计时器：
电火花计时器使用交流电源，工作电压是220V．点火火记时装置中将有正弦交变电流转化为脉冲式交变电流的装置．当计时器接通220V交流电源时，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针和接负极的纸盘轴产生火花放电，利用火花放电在纸带上打出痕迹，若使用50Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02s．
电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致．
3、打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置．研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况．用简短的语言描述示每条纸带记录的物体的运动情况．
4、为打点计时器打下的纸带．选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点A、B、C、D…．测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…利用打下的纸带可以：
⑴求任一计数点对应的即时速度v：
如
（其中T=5×0.02s=0.1s）
⑵利用“逐差法”求a：
⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a：
如
⑷利用v-t图象求a：
求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出v-t图线，图线的斜率就是加速度a．
1、电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器．当电源频率为50Hz时，振针每隔______秒打一次点．现在用打点计时器测定物体的加速度．当电源频率低于50Hz时，如果仍按频率为50Hz的时间间隔打一次点计算，则测出的加速度数值________频率为50Hz时测出的加速度的数值．（后一空格填写大于、小于或等于）
2、关于电磁打点计时器的使用，下列说法正确的是（）
A．电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越慢
3、电火花打点计时器使用交流V电源工作，它是利用在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器．工作电源频率是50Hz，如果用它测量时，实验者不知工作电压的频率变为60Hz，仍按50Hz的频率计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是（填“偏大”或“偏小”）．
4、通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀，下列判断正确的是（）
A．点子密集的地方物体的运动速度比较大
B．点子密集的地方物体的运动速度比较小
C．点子不均匀说明物体在做变速运动
D．点子不均匀说明打点计时器有故障
5、在你练习使用打点计时器时，小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点，根据你所打出纸带，在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时（）
A．应通过测量纸带表示的运动的全程来判断
B．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断
C．必须通过计算全程的平均速度来计算
D．可以通过测量每相邻两点间的距离，看其是否相同来判断
6、
美国著名短跑运动员卡尔·刘易斯曾以9.86s跑完100m．在这次赛跑中，从起跑点算起每10m所用时间分别是：
1.88s、1.08s、0.92s、0.89s、0.84s、0.84s、0.84s、0.83s，最后20m用了1.74s．从这组数据可以算出，他跑完100m的平均速度是______m/s，平均速度最小的是第______个10m，平均速度最大的是第________个10m．
7、图中所示的纸带是由斜面下滑的小车通过打点计时器拉出来的，打点的时间间隔是0.02s，现按每10个点划分纸带，数据已标在图上，则小车运动的加速度为_________．
8、
用某打点计时器测重力加速度得到如图所示的纸带，已知A、B、C、D点之间的时间间隔为0.02s，则所测的重力加速度是_____________m/s2．
9、
做匀变速运动的小车的纸带上被打点计时器打下了一系列的点，纸带的一部分如图所示．按时间先后，依次是A、B、C三个计数
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