1、勻變速直線運動的實驗探究一 主要知識點：1、理解位移、速度和加速度。2、掌握打點計時器、頻閃照相的原理和使用方法。3、經歷勻變速直線運動的實驗研究過程。二重點難點重點：1、 利用打點計時器判斷小車是否做勻變速直線運動。2、利用打出的紙帶計算小車的加速度。難點：1、 利用逐差法求小車的加速度。2、 利用在勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度這一結論求小車在某點的瞬時速度。考綱要求：知識性：理解；體驗性：探究 體驗性：領悟 課程標準要求1、經歷勻變速直線運動的實驗過程。3、 用打點計時器、頻閃照相或其他實驗方法研究勻變速直線運動。教學用具：CAI課件、打點計時器、電源、紙帶、

2、光滑長木板內容：一、打點計時器及其使用1、中學實驗室的兩種打點計時器（1）電磁打點計時器 電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間間隔內位移的儀器。它使用交流電源，工作電壓46v，電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一個點。構造：如圖原理：通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙壓在紙帶的上面。接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便開始振動起來，帶動其上的振針上下振動。這時，如果紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一行小點。 使用：如果把紙帶跟運動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運動，紙帶上各點之間的距離就表示相應時間間隔中物體的位移。測量點的位置，我們就能了解物體的運

3、動情況。4、 電火花打點計時器其原理與電磁打點計時器相同，不過在紙帶上打點的不是振針和復寫紙，而是電火花和墨粉。使用時接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發出的脈沖電流經放電針、墨粉紙盤軸，產生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡。當電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點。二、實驗目的1、 掌握利用打點計時器判斷小車是否做運變速直線運動的方法。2、 利用saT2求小車的加速度。三、實驗設計1、接通電源后，打點計時器每隔0.02s打一個點，當紙帶在小車的帶動下運動時，振針的上下振動就會通過復寫紙在紙帶上留下一行小點（稱為計時點）。相鄰的計時點間 的時間間隔為0.02s，相鄰的兩點間的

4、距離可用刻度尺測量。利用這些時間和我位移的信息就可以對小車的運動進行探究。2、利用逐差法求小車的加速度。3、 利用中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度求小車在某一點的速度。四、實驗過程注意事項:（1）電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應使用10V以下的交流電源；電火花計時器要使用220V交流電源。（2）實驗前要檢查打點的穩定性和清晰程度，必要時要進行調節或更換器材。（3）使用打點計時器應先接通電源，待打點計時器穩定后再用手拉紙帶。（4）手拉紙帶時，速度應快一些，以防點跡太密集。 （5）斷開電源，取下紙帶。五、數據處理對打出的紙帶或頻閃照片，常用的處理數據的方法：1 利用相鄰的相等的時間間隔

5、內的位移之差等于恒量，即s2s1at2；如要求平均加速度，要用逐差法，以六組數據為例，2求某點的瞬時速度常用某段時間的平均速度等于該段時間的中間時刻的瞬時速度的方法，即1 作圖法：將求得的各點的速度和對應的時刻描在vt圖象中，通過斜率求得加速度也可剪裁后粘貼在st圖象中進行處理六、頻閃照相法及其應用的介紹1、頻閃燈：每個一定的時間閃光一次，每閃光一次記錄物體的一個影像。拍攝運動的物體可以研究物體的運動特征。2、拍出照片后，按處理紙帶的方法對小球的運動進行探究。例題講解1(2009年高考廣東理基)“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖所示的紙

6、帶圖中的點為計數點，相鄰兩計數點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()A實驗時應先放開紙帶再接通電源B(s6s1)等于(s2s1)的6倍C從紙帶可求出計數點B對應的速率D相鄰兩個計數點間的時間間隔為0.02 s解析：在“研究勻變速直線運動”的實驗中，實驗時應先接通電源再放開紙帶，A錯誤根據相等的時間間隔內通過的位移有sMsN(MN)aT2，可知(s6s1)等于(s2s1)的5倍，B錯誤根據B點為A與C的中間時刻點有vB，C正確；由于相鄰的計數點之間還有4個點沒有畫出，所以時間間隔為0.1 s，D錯誤答案：C2在“研究勻變速直線運動”的實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是()A選取計數點

7、，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B使小車運動的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間隔適當的那一部分進行測量、計算D適當增加掛在細繩下鉤碼的個數解析：選取計數點可以使相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的距離時，在測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，故選項A正確在實驗中如果小車運動的加速度過小，打出的點數就很密，長度測量的相對誤差較大，測量的準確度會降低，因此小車的加速度大一些較好，選項B錯誤適當增加鉤碼個數，可使小車的加速度適當增大，故選項D正確舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點，可以減小長度測量的相對誤差，故選項C正確答案：ACD3在做“研究勻

8、變速直線運動”的實驗時，為了能夠較準確地測出加速度，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上：_A把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面B把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車D把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面E把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次F從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點，并把每打五個點的時間作為時間單位在選好的的

9、開始點下面記作0，往后第六個點作為計數點1，依此標出計數點2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩點間的距離G根據公式a1(s4s1)/(3T2)，a2(s5s2)/(3T2)，a3(s6s3)/(3T2)及(a1a2a3)/3求出解析：在實驗中要盡可能地保證小車做勻變速直線運動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運動情況，既要減小運動誤差也要減小紙帶的分析誤差其中E項中的電源應采用交流電，而不是直流電答案：ABCDFG4(2009年高考天津理綜)如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度(1)所需器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙

10、、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需_(填字母代號)中的器材A直流電源、天平及砝碼B直流電源、毫米刻度尺C交流電源、天平及砝碼D交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數據，提高實驗的準確程度為使圖線的斜率等于重力加速度，除作vt圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示的是_，橫軸表示的是_解析：(1)打點計時器需接交流電源重力加速度與物體的質量無關，所以不要天平和砝碼計算速度需要測相鄰計數點間的距離，需要毫米刻度尺，選D.(2)由公式v22gh，如繪出h圖象，其斜率也等于重力加速度答案： (1)D(2)h速度平方的二分之一重物下落的高度5(2011年增城模擬)一個小球沿斜

11、面向下運動，用每間隔 s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為 s，測得小球在幾個連續相等時間內位移(數據見表)，則s1(cm)s2(cm)s3(cm)s4(cm)8.209.3010.4011.50(1)小球在相鄰的相等時間內的位移差_(填“相等”或“不相等”)，小球的運動性質屬_直線運動(2)有甲、乙兩同學計算小球加速度方法如下：甲同學：a1，a2，a3，a乙同學：a1，a2，a你認為甲、乙中哪位同學的計算方法較準確？_，加速度值為_解析：(1)由表中數據可知，s4s3s3s2s2s1，小球做勻加速直線運動(2)乙同學采用逐差

12、法求加速度，較準確，加速度值為a1.10 m/s2.答案：(1)相等勻加速(勻變速)(2)乙同學1.10 m/s26小球做直線運動時的頻閃照片如圖所示，已知頻閃周期T0.1 s，小球相鄰位置的間距(由照片中的刻度尺量得)分別為OA6.51 cm，AB5.59 cm，BC4.70 cm，CD3.80 cm，DE2.89 cm，EF2.00 cm.小球在位置A時的速度大小vA_m/s；小球運動的加速度大小a_m/s2.解析：本題考查通過紙帶計算某點瞬時速度的方法和用逐差法計算加速度大小的方法，皆屬于對基本能力的考查由平均速度的定義和勻變速運動的特點得：vAOB m/s0.605 m/s.由逐差法得

13、：a1，a2，a3，a0.9 m/s2故加速度的大小為0.9 m/s2.答案：0.605 0.9 7如圖甲所示，某同學將一端固定有滑輪的長木板水平放置在桌面上，利用鉤碼通過細繩水平拉小車，讓小車從靜止開始運動，利用打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況如圖乙所示，其中O點為紙帶上記錄到的第一點，A、B、C是該同學在紙帶上所取的一些點；已知打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz(打點計時器每隔0.02 s打一個點)，利用圖中給出的數據，算出打點計時器打下B點時小車的速度大小vB_ m/s，小車運動過程中的加速度大小a_ m/s2.(結果均保留3位有效數字)解析：vBAC 將(51.1030.48

14、)×102 m及T0.1 s代入式解得vB1.03 m/s；又a 將數據代入式解得a1.34 m/s2.答案：1.031.34練習實驗一、練習使用打點計時器1、打點計時器是使用_電源的_儀器，當電源頻率是50赫茲時，它每隔_s打一個點。(1)電磁打點計時器：工作電壓_V(2)電火花打點計時器：工作電壓_V2、在使用打點計時器時（ ）A、應先接通電源，再使紙帶運動 B、應先使用紙帶運動，再接通電源C、在使紙帶運動的同時接通電源 D、先使紙帶運動或先接通電源都可以3、通過打點計時器得到的一條打點紙帶上的點分布不均勻，下列判斷正確的是（）A、點子密集的地方物體運動的速度比較大 B、點子密集

15、的地方物體運動的速度比較小C、點子不均勻說明物體做變速運動 D、點子不均勻說明打點計時器有故障4、關于打點計時器在紙帶上打出的點痕，下列說法中正確的是（ ）A點痕記錄了物體運動的時間 B點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內的位移C 點在紙帶上的分布情況反映了物體的運動情況D.根據紙帶上的點痕可以知道任一時刻運動物體的瞬時速度5.下圖是某同學用打點計時器（電源頻率為50Hz）研究某物體運動規律時得到的一段紙帶，從A點通過計時器到B點通過計時器歷時_s，位移為 _m，這段時間內紙帶運動的平均速度為_m/s，BC段的平均速度為_m/s，而AD段的平均速度是_m/s。實驗二、利用紙帶研究勻變速直

16、線運動預備知識： (1)在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于全過程的平均速度。即：Vt/2=V平均=X/t(2)判斷物體是否做勻變速直線運動的方法：物體在一條直線上運動，若在任意連續相等時間（T）內的位移之差為恒量，那么物體做勻變速直線運動。即：S2S1=S3S2=S4S3=SnS(n-1)=aT21、根據打點計時器打好的紙帶，在下邊列出的物理量中：A、時間B、位移C、平均速度 D、瞬時速度（）可以從紙帶上直接得到的物理量是（）（2）可以從紙帶上直接測量得到的物理量（ ）（3）通過適當的計算可以得到的物理量是（）2、應用打點計時器研究勻變速直線運動的規律，有一段紙帶如圖所示，取O點為起點

17、， A為第一個計數點，以后每隔4個連續點取一個計數點，那么計數點的時間間隔_s，若量得OA=3.0cm，AB=3.5cm，那么VA=_m/s，物體運動的加速度a=_m/s2。OABx1x2ABEF0.842.40單位: cm3.如圖打點計時器打出的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F等是按時間順序先后打出的技術點（每兩個點間有4個實際點未畫出），電源頻率50Hz，用刻度尺量得AB和EF之間的距離分別為0.84cm和2.40cm，那么小車的加速度的大小是_m/s2，方向_。4、利用打點計時器記錄，得到一做勻變速直線運動物體的運動記錄紙帶如圖所示，已知紙帶上每相鄰兩記錄點的時間間隔為T，用米尺測得AB

18、=s1，BC=s2，CD=s3，DE=s4，EF=s5，FG=s6。（1）計算物體在B點時刻的瞬時速度的表達式VB=_。（2）證明物體是在做勻變速直線運動的關系式為_。（3）充分利用上述數據計算物體運動加速度的關系式為a=_。5、如圖所示，某同學測量勻變速直線運動的加速度是，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每5個點選取一個計數點，圖上注明了他對各個計數點間距離的測量結果（單位：cm）2.804.405.987.579.1810.78cm(1)為了驗證小車的運動是勻變速運動，請進行下列計算，填入表內（單位：cm）s2s1s3s2s4s3s5s4s6s5s(2)由此可以得出結論：小車在_的位移