高中物理实验研究匀变速直线运动实验报告及实验专题强化训练.pdf

高中物理实验研究匀变速直线运动实验报告及实验专题强化训练【实验报告】一、实验目的1学会使用打点计时器2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法3会计算纸带上各点的瞬时速度4会利用纸带计算加速度5会用图像探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度二、实验原理1打点计时器（1）作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f=50Hz 时，每隔打一次点2）工作条件：电磁打点计时器，6V 以下电源；电火花计时器，交流电源 3）处理纸带数据时区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5 个点取一个计数点”与“每隔个点取一个计数点”取点的方法是一样的，相邻计数点间的时间间隔均为2利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法（1）沿直线运动的物体在连续相等的时间间隔T 内发生的位移分别为x1、x2、x3、x4，若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=，则说明物体在做匀变速直线运动，且x=aT2（2）利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v-t 图像若v-t 图像是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即物体做匀变速直线运动3匀变速直线运动瞬时速度的测量原理根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn=(xn+xn+1)/2T，可计算出纸带上各计数点的瞬时速度。

4匀变速直线运动加速度的测量原理（1）逐差法若为偶数段，如6 段，则 a1=(x4-x1)/3T2，a2=(x5-x2)/3T2，a3=(x6-x3)/3T2，然后求平均值a=(a1+a2+a3)/3 即 a= (x6+x5+x4)-(x3+x2+x1) /9T2若为奇数段，则最小段往往不用，如5 段，可不用第1 段，转换为偶数段则a= (x5+x4)-(x3+x2)/4T2（2）图像法先求出多个点的瞬时速度，然后用描点法作出v-t 图像，用v-t 图像的斜率求物体运动的加速度三、实验器材打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、导线、复写纸、电源四、实验步骤1按照课本实验原理图所示的实验装置，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，下端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面3把小车靠近打点计时器，先接通电源打点，后释放小车，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，小车运动结束后先断开电源后取下纸带，换上新纸带，重复三次。

4从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、5测量出相邻的计数点之间的距离x1，x2，x3并记录填入表中6增减所挂钩码个数，再做两次实验五、数据处理（1）根据实验原理中所述方法利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动，依次测量出相邻计数点间的距离，计算匀变速直线运动瞬时速度和加速度2）由实验数据利用描点法作出v-t 图像，并由v-t 图像判断物体是否做匀变速直线运动，还需要由v-t图像计算物体的加速度原理图六、误差分析1偶然误差（1）纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差2）用描点法作出的v-t 图像并不是一条直线，为此在描点时最好用坐标纸，横、纵坐标选取合适的标度用细铅笔认真描点2系统误差（ 1）纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起的误差，所以实验安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压和频率 2）木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度，为减小误差可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨。

七、注意事项1实验安装时，纸带和细绳要与木板平行2释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3实验过程中应先接通电源打点，后释放小车运动；实验完毕应先断开电源后取下纸带4在小车到达长木板末端前用手护住小车让小车停止运动，要防止小车与定滑轮碰撞或落地5小车的另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集6选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分适当选择计数点7在坐标纸上，纵、横轴选择合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧典题训练】1关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是() A打点计时器一般使用46V 的直流电源B安放纸带时，应把纸带放在复写纸的下面C开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器D最好在接通电源的同时，放开小车2一同学在用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是一些短线，这可能是因为() A打点计时器错接在直流电源上B电源电压不稳定C电源的频率不稳定D打点针压得过紧3在某次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电电源的实际频率已超过50Hz，那么，他计算出来的加速度值与真实值相比是() A偏大B偏小C相等D不能确定4在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。

计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取 A、B、C、D、E 五个计数点，用米尺量出B、 C、D、E 点到 A 点的距离如图所示由纸带数据计算可得计数点B、C、D 所代表时刻的瞬时速 度 大 小vB=_m/s ， vC=_m/s ，vD=_m/s ，小车的加速 度大小a=_m/s224.1mm 52.2mm 84.0mm 119.8mm A B C D E 5如图所示，是研究物体做匀变速直线运动的实验得到的一条纸带（实验中打点计时器所接低压交流电源的频率为50Hz） ， 从 0 点后开始每5 个计时点取一个计数点(即相邻两个计数点之间有4 个计时点没有画出)， 依照打点的先后顺序依次编为0、 1、2、 3、 4、5、 6， 测得 s1=5.18cm ， s2=4.40cm，s3=3.62cm，s4=2.78cm，s5=2.00cm ，s6=1.22cm有数值计算的保留三位有效数字) （1）相邻两计数点间的时间间隔为s；（2）物体的加速度大小 a= m/s2，方向（填 AB 或 BA） ；（3）打点计时器打计数点 3 时，物体的速度大小v3= m/s。

6如图所示为接在50Hz 低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5 个点所取的计数点，但第3 个计数点没有画出由图示数据可求得：（1） 该物体的加速度为m/s2，（2）第 3 个计数点与第2 个计数点的距离约为cm，（ 3） 打 第3 个 点 时 该 物 体 的 速 度 为m/s7某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度1）电磁打点计时器是一种使用_（填 “交流” 或“直流”）电源的计时仪器，它的工作电压是4-6V ，当电源的频率为50Hz 时，它每隔 _s 打一次点2）使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序，应该是_ A先接通电源，后释放纸带B先释放纸带，后接通电源C释放纸带的同时接通电源D哪个先，哪个后都可以（3）实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图所示，纸带上按时间顺序取为A、 B、 C、D四个计数点， 每两个点之间还有两个点未画出用尺子测得各点的距离为s1=3.62cm， s2=4.75cm， s3=5.88cm根据纸带数据可以判断小车在做匀加速直线运动，理由是_ _ ；（4）在记数点C 所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度是_m/s；小车的加速度是_m/s2。

（以上两空小数点后保留两位数字）8同打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用图乙所示装置研究滑块的运动情况，图中MN 是水平桌面，Q 是木板与桌面的接触点，1 和 2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.510-2 s 和 1.010-2 s小滑块的宽度d=5.0mm1）滑块通过光电门1 的速度 v1=_ m/s，滑块通过光电门2的速度 v2=_ m/s保留两位有效数字）（ 2）若提供一把米尺，测出两个光电门之间的距离L=0.35m ，则滑块运动的加速度为_6 0 4 5 3 2 1 B S6S5S4S3S2S1A 9在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，使用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度，实验得到的一条纸带如图所示，0、1、2、3、4 是选用的计数点，每相邻的计数点间还有4 个打出的点没有在图上标出， 打点计时器打点的时间间隔为0.02s。

图中还画出了某次实验将最小刻度为毫米的刻度尺靠在纸带上进行测量的情况1）读出图中所给的测量点0、1、3、4 的读数分别是多少？（2） 计算出打下第2 个计数点时的速度是_m/s，物体的加速度的大小是_m/s210某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度 1）实验器材有：电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细线、钩码、复写纸、导线还需要的器材有：、2）该同学在实验桌上安装好所需的器材后（如图1 所示）准备进行实验，下面操作必须要的是_ A把附有滑轮的长木板固定打点计时器的那端适当垫高，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力B调节拉小车的细线使细线与长木板板面平行C拉小车运动的钩码的质量远小于小车的质量D在小车到达长木板末端前用手护住小车让小车停止运动，要防止小车与定滑轮碰撞或落地（3）该同学在得到的纸带上选取七个计数点（相邻两个计数点之间还有四个点未画出），如图 2 所示，图中 s1=4.81cm，s2=5.29cm，s3=5.76cm，s4=6.25cm，s5=6.71cm，s6=7.21cm已知电源频率为50Hz，则加速度的大小为 _ _m/s2（结果保留两位有效数字）【巩固提高】1某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。

1）打点计时器是一种使用（选填交流或直流）电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是V，电火花计时器的工作电压是V，当电源的频率为50Hz时，打点计时器每隔打一次点2）使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序应该是A先接通电源，后释放纸带B先释放纸带，后接通电源C释放纸带的同时接通电源D哪个先，哪个后都可以（3） 实验中该同学从打出的若干纸带中选取一条纸带，如图1 所示，图中A、B、C、D、E 为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4 个点没有画出，交流电的频率为50Hz在打点计时器打B、C、D 点时，小车的速度分别为vB= m/s；vC= m/s；vD= m/s计算小车的加速度是m/s2（4）在如图2 所示的坐标系中画出小车的v-t 图象并利用图线求出小车的加速度5）将图线延长与纵轴的相交，交点的速度是m/s，此速度的物理意义是2在暗室中用如图所示的装置做“测定重力加速度”的实验实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪具体实验步骤如下：在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子， 水滴会以一定的频率一滴滴地落下。

用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度采集数据进行处理1）实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是：_ （2）实验中观察到水滴固。