實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．會(huì)利用紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度．3．會(huì)利用紙帶探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，并能畫(huà)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，根據(jù)圖象求加速度．實(shí)驗(yàn)原理1.2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意事項(xiàng)1．平行：紙帶和細(xì)繩要和木板平行．2．兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源后取紙帶．3．防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，要防止鉤碼落地和小車(chē)與滑輪相撞．4．減小誤差：小車(chē)的加速度要適當(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6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜．5．紙帶選取

選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)．6．準(zhǔn)確作圖

在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過(guò)密或過(guò)疏，而導(dǎo)致誤差過(guò)大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)．熱點(diǎn)一刻度尺的讀數(shù)【典例1】

如圖1所示，用毫米刻度尺測(cè)量紙帶中的計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1之間的距離為_(kāi)_______mm,0、2之間的距離為_(kāi)_______mm,2、3之間的距離為_(kāi)_______mm.圖1解析毫米刻度尺的最小刻度為1mm，讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米的下一位．計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1之間的距離為8.9mm(9.0mm也可)，若讀成8.90mm或9mm都是錯(cuò)誤的；0、2之間的距離為19.5mm,2、3之間的距離為12.5mm(32.0mm－19.5mm)．答案8.9(9.0也可)19.512.5刻度尺的讀數(shù)應(yīng)注意(1)刻度尺讀數(shù)時(shí)要使刻度線緊貼被測(cè)物體，眼睛正對(duì)刻度線讀數(shù)．(2)毫米刻度尺的精確度為1mm，讀數(shù)時(shí)要估讀到最小刻度的下一位．【跟蹤短訓(xùn)】1．(2013·浙江卷，21)如圖2所示，裝置甲中掛有小桶的細(xì)線繞過(guò)定滑輪，固定在小車(chē)上；裝置乙中橡皮筋的一端固定在導(dǎo)軌的左端，另一端系在小車(chē)上．一同學(xué)用裝置甲和乙分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作獲得兩條紙帶①和②，紙帶上的a、b、c……均為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)．圖2(1)任選一條紙帶讀出b、c兩點(diǎn)間距離為_(kāi)_______；(3)圖中________(填選項(xiàng)字母).A.兩條紙帶均為用裝置甲實(shí)驗(yàn)所得B．兩條紙帶均為用裝置乙實(shí)驗(yàn)所得C．紙帶①為用裝置甲實(shí)驗(yàn)所得，紙帶②為用裝置乙實(shí)驗(yàn)所得D．紙帶①為用裝置乙實(shí)驗(yàn)所得，紙帶②為用裝置甲實(shí)驗(yàn)所得答案(1)2.10cm或2.40cm(±0.05cm，有效數(shù)字位數(shù)正確)(2)1.13m/s或1.25m/s(±0.05m/s，有效數(shù)字位數(shù)不作要求)小于(3)C熱點(diǎn)二紙帶數(shù)據(jù)處理【典例2】

[2013·廣東卷，34(1)]研究小車(chē)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3(a)所示，其中斜面傾角θ可調(diào)．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出．圖3(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶B．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開(kāi)小車(chē)C．將小車(chē)?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車(chē)尾部與紙帶相連D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過(guò)限位孔上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：__________(用字母填寫(xiě))．(2)圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝______s.(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5＝________.(4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車(chē)加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a＝________.1．利用紙帶判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) (1)若s1、s2、s3…基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)． (2)利用s1、s2、s3…可以計(jì)算出在相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)物體的位移差 s2－s1、s3－s2、s4－s3…，如果它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以判定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．2．計(jì)算點(diǎn)間的距離 計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的給定有兩種：相鄰點(diǎn)間距離和各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，計(jì)算時(shí)后者要先轉(zhuǎn)換為前者，如框圖所示．3．常見(jiàn)錯(cuò)誤 對(duì)紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，常見(jiàn)的錯(cuò)誤有：(1)誤認(rèn)為T(mén)＝0.02s，沒(méi)有注意到圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有幾個(gè)點(diǎn)沒(méi)畫(huà)出．(2)沒(méi)有進(jìn)行單位換算，圖中各數(shù)據(jù)的單位都是cm，應(yīng)當(dāng)換算為m.【跟蹤短訓(xùn)】2．[2012·山東卷，21(1)]某同學(xué)利用圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)．從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz.圖4(1)通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)________和________之間某時(shí)刻開(kāi)始減速．(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_______m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_____m/s.(保留三位有效數(shù)字)(3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a＝________m/s2.答案(1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00【典例3】

(2013·江蘇卷·11)某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示．傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球，閉合開(kāi)關(guān)K，電磁鐵吸住第1個(gè)小球．手動(dòng)敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開(kāi)，第1個(gè)小球開(kāi)始下落，M迅速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個(gè)小球．當(dāng)?shù)?個(gè)小球撞擊M時(shí)，M與觸頭分開(kāi)，第2個(gè)小球開(kāi)始下落……這樣，就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間．圖5(1)在實(shí)驗(yàn)中，下列做法正確的有________．A．電路中的電源只能選用交流電源B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C．用直尺測(cè)量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D．手動(dòng)敲擊M的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度H＝1.980m,10個(gè)小球下落的總時(shí)間T＝6.5s．可求出重力加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在不增加實(shí)驗(yàn)器材的情況下，請(qǐng)?zhí)岢鰷p小實(shí)驗(yàn)誤差的兩個(gè)辦法．(4)某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間Δt磁性才消失，因此，每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)間相差Δt，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差．為此，他分別取高度H1和H2，測(cè)量n個(gè)小球下落的總時(shí)間T1和T2.他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？請(qǐng)推導(dǎo)說(shuō)明．答案(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值．(其他答案只要合理也可)(4)可以消除Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)解析【探究跟蹤】 (1)在DIS系統(tǒng)中，光電門(mén)測(cè)量的是運(yùn)動(dòng)物 體擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度，因?yàn)閾豕馄^ 窄，所以可看作測(cè)量的是瞬時(shí)速度．為了 測(cè)量做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車(chē)的加速度， 將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車(chē)上， 如圖6所示．當(dāng)小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，測(cè)得A、B先后擋光的時(shí)間分別為Δt1和Δt2，A、B開(kāi)始擋光時(shí)刻的間隔為t，則A、B先后經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度分別為_(kāi)_______，________；小車(chē)的加速度a＝________.圖6(2)如圖7所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的裝置：實(shí)驗(yàn)時(shí)由靜止釋放鉤碼，小車(chē)開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在小車(chē)進(jìn)入布面前鉤碼已經(jīng)落地了，小車(chē)在平玻璃板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，后來(lái)在布面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所打出的紙帶的一部分如圖8所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.0