高中物理 1.4實(shí)驗(yàn)：研究勻速直線運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器，并學(xué)會(huì)用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法。3.會(huì)利用紙帶測(cè)定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。二、實(shí)驗(yàn)原理1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用通過(guò)打點(diǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能的儀器，若所用交流電源頻率為50Hz，則每隔0.02s打一次點(diǎn)。

(2)工作條件電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：4V6V交流電源電火花計(jì)時(shí)器：220V交流電源(3)紙帶上點(diǎn)的意義①表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置。②通過(guò)研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀況。.①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如圖，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來(lái)，位于振片一端的振針也跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)。②電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造如圖所示，利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為220V交流電，按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤(pán)到接負(fù)極的紙盤(pán)軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出系列點(diǎn)跡。(4)兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.

(3)由紙帶求物體在打下某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法：vn=(xn+xn+1)/(2T)，即時(shí)間2T內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，如圖所示。2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若加速度為a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)發(fā)生的位移依次為x1，x2，x3,…,xn，則有：x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2，即任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等?？梢砸罁?jù)這個(gè)特點(diǎn)，判斷一個(gè)物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。.(1)逐差法設(shè)相鄰相同時(shí)間(T)內(nèi)的位移分別為x1,x2，…,xn,則：x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=xn-xn-1=aT2，

x4-x1=3a1T2,

x5-x2=3a2T2，

x6-x3=3a3T2，得加速度為：(2)圖象法以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，然后利用vn=xn+xn+1/(2T)求出打各點(diǎn)時(shí)的速度，描點(diǎn)得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖所示。3.由紙帶求物體加速度的方法.2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車(chē)能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一端固定在小車(chē)的后面。3.把小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。先接通電源，后釋放小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。三、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫(xiě)紙片。四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.如圖所示，把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出底面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。.4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn)，并標(biāo)明0，1，2，3，4，…，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中。)5.利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1，2，3，4，5的瞬時(shí)速度，填入上面的表格中。6.計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1，x2，x3，…，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上個(gè)步驟中求出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，作出v-t圖象，根據(jù)圖象的斜率來(lái)求加速度a)。7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)。8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理好實(shí)驗(yàn)器材。位置編號(hào)0123456時(shí)間t/sx/mv/(m·s-1)Δx/ma/(m·s-2).五、注意事項(xiàng)1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。2.要在小車(chē)到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車(chē)。3.小車(chē)的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。4.紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)盡量不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。5.要先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再放開(kāi)小車(chē)；放開(kāi)小車(chē)時(shí)，小車(chē)要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以充分利用紙帶的長(zhǎng)度。6.不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來(lái)源于x和T。1.由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測(cè)量不夠精確而使a的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。2.市電的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。.考點(diǎn)1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、原理、使用【例1】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_________電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓___V以下,當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí),它每隔_____s打一次點(diǎn)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過(guò)_______，復(fù)寫(xiě)紙應(yīng)套在_______上，并要放在紙帶的___面；應(yīng)把__________電源用導(dǎo)線接在_______上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先_________，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。正確掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、工作原理、使用方法等是做出正確判斷的關(guān)鍵。【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量時(shí)間的儀器，使用6V以下的低壓交流電源，它每隔一個(gè)周期打一個(gè)點(diǎn)，因此紙帶上的兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為交流電的周期，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過(guò)限位孔，復(fù)寫(xiě)紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，打點(diǎn)時(shí)要先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。低壓交流60.02限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源.使用電火花計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中：(1)在如下基本步驟中，正確的排列順序?yàn)開(kāi)___________。A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤(pán)是否已經(jīng)正確地套在_______上，還要檢查_(kāi)_________是否夾在兩條紙帶之間。ABDEC紙盤(pán)軸墨粉紙盤(pán).考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)操作技巧【例2】在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……)______________________________________________________________________________________________________。A.拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開(kāi)紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源C.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車(chē)，使小車(chē)能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)F.將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善,并按合理順序填寫(xiě)在橫線上。____________________。A中應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)紙帶。D中應(yīng)先斷開(kāi)電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作。應(yīng)補(bǔ)充G，換上紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次BFECADG.實(shí)驗(yàn)操作的技巧：(1)開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車(chē)。(3)小車(chē)另一端所掛的鉤碼的個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，使各段位移無(wú)較大區(qū)別，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。(4)應(yīng)選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)和計(jì)時(shí)點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒。(5)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，要減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間的摩擦。(6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。(7)要在小車(chē)到達(dá)滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車(chē)掉在地上或撞壞滑輪。.某同學(xué)用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)在斜面上的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶。舍去開(kāi)始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每?jī)蓚€(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖中0、1、2…6。c.測(cè)量1、2、3…6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：x1、x2、x3…x6。d.通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車(chē)沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。e.分別計(jì)算出x1、x2、x3…x6與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值x1/t1、x2/t2、x3/t3…x6/t6。f.以x/t為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出x/t與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫(huà)出x/t-t圖線。.(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖所示，則x2=______cm，x5=_______cm。(3)該同學(xué)在圖中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出x/t-t圖線。(4)根據(jù)x/t-t圖判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度v0=____m/s；它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=______m/s2。

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、小車(chē)、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_____和_____。(填選項(xiàng)代號(hào))A.電壓合適的50Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平F.重錘【答案】(1)AC(2)2.98(2.97～2.99均可)13.20(13.19～13.21均可)(3)見(jiàn)解析圖(4)0.18(0.16～0.20均可)4.80(4.50～5.10均可).考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例3】某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f=50Hz。在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。因保存不當(dāng)，紙帶被污染。如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：xA=16.6mm、xB=126.5mm、

xD=624.5mm。若無(wú)法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)____s；(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為_(kāi)_____m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為_(kāi)________(用xA、xB、xD和f表示)。.【答案】(1)0.1(2)2.5(3)(xD-3xB+2xA)f2/75

【解析】(1)因?yàn)椤懊扛?個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)′=0.02s×5=0.1s；(2)打C點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于以C點(diǎn)為中間時(shí)刻的BD段的平均速度。所以m/s(3)T′＝5T=5/f

xAB=xB-xA

xAD=xD-xA

xAB=vAT′+(1/2)aT′2

xAD=vA×3T′+(1/2)a×(3T′)2聯(lián)立以上各式可解得

a=(xD-3xB+2xA)f2/75。.某同學(xué)在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10s。(1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下式(保留三位有效數(shù)字)vB=_____m/s，vC=_____m/s，vD=_____m/s，vE=_____m/s，vF=_____m/s。(2)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在如圖所示的坐標(biāo)紙上，并畫(huà)出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象。(3)根據(jù)(2)中畫(huà)出的v-t圖象，求得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為_(kāi)_____m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)0.4000.4790.6400.721(2)如圖(3)0.78~0.80均可..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:12PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:12PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303