2011高考物理总复习实验专题测定匀变速直线运动的加速度含练习使用打点计时器

2011高考物理总复习实验专题测定匀变速直线运动的加速度含练习使用打点计时器

‎2011高考物理总复习实验专题教案 测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器）‎ ‎[实验目的]‎ ‎ 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。‎ ‎ 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。‎ ‎ 2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。‎ ‎ 3．由纸带求物体运动加速度的方法：‎ ‎ （1）用“逐差法”求加速度：即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1=、a2=、a3=，再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。‎ ‎ （2）用v-t图法：即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，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，如图所示。‎ ‎ 2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，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．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。‎ ‎ 4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．纸带打完后及时断开电源。‎ ‎ 2．小车的加速度应适当大一些，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。‎ ‎ 3．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个。‎ A B C D E F ‎ 4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。‎ ‎[例题]‎ ‎ 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______。如图所示，A是______‎ ‎，B是______，C是______，D是______，E是______，F是______。‎ ‎ 答案：交流，4至6V，线圈，振动片，限位孔，振针，永磁体，接线柱。‎ O A B C D E F cm s1‎ ‎2.80‎ ‎4.40‎ s2‎ ‎5.95‎ s3‎ ‎7.57‎ s4‎ ‎9.10‎ s5‎ ‎10.71‎ s6‎ ‎ 2．如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。‎ ‎ （1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm）‎ s2-s1‎ s3-s2‎ s4-s3‎ s5-s4‎ s6-s5‎ ‎ 各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：小车的位移在________范围内相等，所以小车的运动是________。‎ ‎ （2）根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度a==______m/s2。‎ ‎ （3）根据an-3=，可求出 ‎ a1==______m/s2，a2==______m/s2，a3==______m/s2，‎ ‎ 所以，==______m/s2。‎ ‎ 答案：（1）1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意两个连续相等的时间里、在误差允许的，匀加速直线运动；（2）1.58；（3）1.59，1.57，1.59，1.58。‎ ‎ 3．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。‎ cm ‎7.00‎ ‎17.50‎ ‎31.50‎ ‎49.00‎ A B C D E t/s ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ ‎120‎ ‎140‎ ‎160‎ v/cm·s-1‎ ‎ （2）在如图所示坐标中作出小车的v-t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________。‎ ‎ 答案：（1）vn=，0.53，0.88，1.23，1.58，1.93；（2）‎3.50m/s2，‎0.53m/s，开始计时小车的速度，即vA。‎