班级:_____姓名_______一、考纲要求*经历“研究物体运动速度随时间变化规律”的探究过程,会用打点计时器来研究匀变速直线运动。
*运用列表法、图像法处理实验数据、分析运动特点等。
*体验在实验研究中获取数据,作出图像,分析图像,寻找规律的科学思维方法。
二、实验目的、原理、器材、过程、误差分析等见“世纪金榜”P11-12(课前预习)三、例题分析1、电磁打点计时器是一种使用______电源的计时仪器,它的工作电压是____ V 。
当电源频率是50Hz时,它每隔_______s 打一次点。
使用打点计时器时,纸带应穿过________,复写纸应放在纸带的______面,应把_________电源用导线接在________上,打点时应先________________,再让纸带运动。
根据打点计数器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是:______A 、时间间隔B 、位移C 、加速度D 、平均速度2、某学生在用打点计时器做测定匀变速直线运动的实验时,其开始时的装配图如图所示,其中有错误与不妥之处,请把它找出来。
(1)__________________________________________;(2)____________________________________________;(3)_____________________________________________.3、做“测定匀加速直线运动的加速度"实验时,其主要步骤是:①安装好带滑轮的长木板、打点计时器、小车、细线、钩码和纸带;②从三条纸带中选出一条较为理想的,并定好记数点;③接通电源,放开小车,打点,给纸带编号,换上新纸带,重复三次;④根据公式233)(Ts s a n n -=+求出a 1、a 2、a 3,再求平均值; ⑤测量各相邻记数点之间的距离s l 、s 2、s 3……,把测量结果填人表中。
上述各步骤的正确顺序应该是__ __。
4、某同学在“测匀变速直线运动”的实验中,用打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。
其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻计数点间的时间间隔为0.1s。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下点B、C、D、E、F时小车的瞬时速度v B= m/s v C= m/s v D= m/s v E= m/sv F= m/s(2)在坐标纸上画出小车的速度图像5、(07广东)如图11(a)所示,小车放在斜面上,车前端栓有不可伸长的细线,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11(b)中a、b、c是小车运动纸带上的三段,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2.5 m/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_________。
(3)如果取重力加速度10m/s2,由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_________。
6、(启东市一调)在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中,打点计时器接在50HZ的低压交变电源上。
某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出).从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中,如图所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图线,从而求出加速度的大小. ⑴请你在xoy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t 关系的图线(作答在右图上),并指出哪个轴相当于v 轴?答: ;⑵从第一个计数点开始计时,为求出0.15s 时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?答: ;⑶若测得a 段纸带的长度为2.0cm ,e 段纸带的长度为10.0cm ,则可求出加速度的大小为 m/s 2.7、实验中应注意的问题:(1)开始释放小车时,应使小车_________________________(2)应该先 ,待打点计时器稳定后,再(3)小车的加速度应适当 一些,以能在纸带上长约50cm 的范围内清楚地取7~8个计数点为宜。
(4) 选择一条比较理想的纸带,是指纸带上的 ,即舍掉比较密集的点, 应区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为一个计数点),选取的计数点不得少于6个。
(5)不要分段测量各段位移,应尽可能一次测量完毕(可先统一量出到计数点0之间的距离),读数时应估读到毫米的下一位。
(6)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。
实验拓展:利用匀变速规律测量自由落体的重力加速度方法一:用电磁打点计时器测量自由落体的重力加速度步骤:1.将铁架台放于水平桌的边沿,打点计时器固定于支架的下端并位于竖直平面内。
铁架台底座上放一重物以保持支架的稳定。
打点纸带上端穿过计时器的限位孔,并用夹子固定起来,下端通过夹子悬挂一重锤,如图2.接上电源,闭合开关。
待打点计时器工作稳定后,放开上面的夹子让重锤带着纸带自由下落。
这时计时器在纸带上打下了一系列点。
重复实验,可得几条打点纸带。
3.在纸带上选取5-6个点,分别求出打点计时器在打这几个点时,重锤下落的速度及对应的时刻,把乘出的结果在坐标纸上以t 为横坐标,以v 为纵坐标,画出各点。
再根据这些点画直线,直线的斜率即为利用该纸带测出的重力加速度的值。
然后利用另外几条纸带分别求出重力加速度的值,最后求出这些重力加速度值的平均值,即为该地区的重力加速度值。
【例1】(2006重庆卷12分)某同学用上图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz 。
在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所以测量数据及其标记符号如题22图3所示。
该同学用两种方法处理数据(T 为相邻两计数点的时间间隔):A B C D E F y xO a b c d e方法A :由,2121T S S g -=,2232T S S g -=……,,2565T S S g -=取平均值g=8.667 m/s 2;方法B :由,32141T S S g -=,32252T S S g -=,32363T S S g -=取平均值g=8.673 m/s 2。
从数据处理方法看,在S 1、S 2、S 3、S 4、S 5、S 6中,对实验结果起作用的,方法A 中有__________;方法B 中有__________。
因此,选择方法___________(A 或B )更合理,这样可以减少实验的__________(系统或偶然)误差。
本实验误差的主要来源有____________(试举出两条)。
方法二:用滴水法测量自由落体的重力加速度【例2】用滴水法可以测定重力加速度的值.方法是:在自来水龙头下面固定一块挡板A ,使水一滴一滴断续地滴落到挡板上,仔细调节水龙头,使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时,下一水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度A ,再用秒表计时,计时方法是:当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3、4……”,一直数到“n ”时,按下秒表按钮停止计时,读出秒表的示数为l(1)写出用上述测量计算重力加速度g 的表达式.__________(2)为了减小误差,改变h 的数据,测出多组数据.记录在表格中(表中t 是水滴从水龙头口到A 板所用的时间,即水滴在空中运动的时间),在下图所示的坐标纸上作出适当的图象,并利用图象求出重力加速度g 的值(保留两位有效数字)g=___________方法三:频闪摄影法测量自由落体的重力加速度【例3】摄影是研究变速运动常用的实验手段。
在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。
图中是小球自由下落时的频闪照片,频闪仪每隔0.04s 闪光一次。
(1)根据这张频闪照片,你能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西?如果要通过这幅照片测量自由落体加速度,可以采用哪几种方法?(照片中的数字是小球距起落点的距离,单位:cm )(2)第4张照片对应的瞬时速度?课后作业:1、一学生在练习使用打点计数器时,纸带上打出的不是圆点,而是短线,这可是因为( )A、打点计数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、振针压得过紧。
2. 本实验中,关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是( )A、每隔4个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.10s;B、每隔4个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.08s;C、每隔5个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.10s;D、每隔5个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.08s;3、打点计时器原来工作电压的频率是50Hz,如果用它来测定匀变速直线运动的加速度时,实验者不知工作电压的频率变为60Hz,这样计算出的加速度值与真实值相比是。
(填“偏大”、“不变”和“偏小”)5、(05广东)如图所示。
某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm,则A点处瞬间速度的大小是____m/s,小车运动的加速度计算表达式为_____ ,加速度大小是___ _m/s2(计算结果保留两位有效数字)。
6、在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,得到一条只有两个测量数据的纸带如图3-7所示。
图中A、B、C、D、E、F为相邻的6个记数点,若相邻两记数点间的时间间隔为0.1s,则物体的加速度a=_____。
7、(09年上海)8.小明同学在学习了DIS实验后,设计了一个测物体瞬时速度的实验,其装置如下图所示。
在小车上固定挡光片,使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面,垫高轨道的一端。
小明同学将小车从该端同一位置由静止释放,获得了如下几组实验数据。
实验次数不同的挡光片通过光电门的时间(s)速度(m/s)第一次I 0.23044 0.347 第二次Ⅱ0.17464 0.344第三次Ⅲ0.116620.343第四次Ⅳ0.05850 0.342则以下表述正确的是()①四个挡光片中,挡光片I的宽度最小②四个挡光片中,挡光片Ⅳ的宽度最小③四次实验中,第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中,第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A.①③B.②③C.①④D.②④8、(09年广东理科基础)“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz),得到如图所示的纸带。