一輪復習專題訓練第04講：研究勻變速直線運動類型一、實驗原理與實驗步驟1．某同學利用打點計時器測量小車做勻變速直線運動的加速度．(1)電磁打點計時器是一種使用________(選填“交流”或“直流”)電源的計時儀器，它的工作電壓是4～6V，當電源的頻率為50Hz時，它每隔________s打一次點．(2)使用打點計時器時，接通電源與讓紙帶隨小車開始運動這兩個操作過程的操作順序應該是（）A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．哪個先，哪個后都可以(3)實驗中該同學從打出的若干紙帶中選取一條紙帶，如圖所示，紙帶上按時間順序取A、B、C、D四個計數點，每兩個點之間還有四個點未畫出，用尺子測得相鄰各點間的距離為x1＝3.62cm，x2＝4.75cm，x3＝5.88cm．根據紙帶數據可以判斷小車在做勻加速直線運動，理由是______________________．在計數點C所代表的時刻，紙帶運動的瞬時速度是______m/s，小車的加速度是______m/s2(以上兩空小數點后保留兩位數字)．2．某同學使用打點計時器測量當地的重力加速度．(1)請完成以下主要實驗步驟：按圖甲安裝實驗器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物(選填“靠近”或“遠離”)計時器下端；，使重物自由下落；關閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復實驗．(2)圖乙和丙是實驗獲得的兩條紙帶，應選取(選填“乙”或“丙”)來計算重力加速度．在實驗操作和數據處理都正確的情況下，得到的結果仍小于當地重力加速度，主要原因是空氣阻力和．3．甲、乙兩同學通過下面的實驗測量人的反應時間．實驗步驟如下：(1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準備用手指夾住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應時間為．(用L、L1和g表示)(3)已知當地的重力加速度大小為g＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm，乙的反應時間為s．(結果保留兩位有效數字)(4)寫出一條提高測量結果準確程度的建議：．4．某同學用如下圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動．實驗步驟如下：A．安裝好實驗器材；B．讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復幾次．選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數點，如圖乙中a、b、c、d等點；C．測出x1、x2、x3、…結合上述實驗步驟，請你繼續完成下列任務：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)，小車，一端附有滑輪的長木板，細繩，鉤碼，導線及開關外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________．(填選項代號)A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調的直流電源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重錘G．彈簧秤H．滑動變阻器(2)如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關系是________，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是________．類型二、數據處理與誤差分析5．某同學利用打點計時器測量福州的重力加速度，某次實驗得到的一段紙帶如圖所示，O、A、B、C、D為相鄰的五個點，測得OA＝5.5mm、OB＝14.9mm、OC＝28.3mm、OD＝45.2mm，打下相鄰兩個點間的時間間隔為0.02s．(1)用逐差法算出福州的重力加速度g＝________m/s2．(結果保留三位有效數字)(2)通過查閱資料發現福州的重力加速度標準值為9.79m/s2，比較(1)的結果發現兩者并不相等，除了讀數誤差外，你認為產生誤差的其他主要原因可能是___________________．(只要求寫出一種原因)6．某實驗小組用打點計時器研究小車的勻變速直線運動．他們將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實驗時得到一條紙帶．他們在紙帶上便于測量的地方選取第一個計數點，在這點下標明A，第六個點下標明B，第十一個點下標明C，第十六個點下標明D，第二十一個點下標明E．測量時發現D點已模糊不清，于是他測得AB間距為5.92cm、BC間距為8.54cm，CE間距為24.94cm，則打C點時小車的瞬時速度大小為m/s，小車運動的加速度大小為m/s2，CD間距應為cm．7．如圖是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________；(2)選取ABCD紙帶上四個點，從圖中讀出A、B兩點間距s＝________cm；C點對應的速度是________m/s，勻變速直線運動的加速度為________m/s2(計算結果保留兩位有效數字)8．在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C、D、E、F、G七個點進行研究，這七個點和刻度尺標度的對照情況如圖所示．(打點計時器的頻率為50Hz)(1)由圖可以知道，A、B兩點的時間間隔是________s，A點到D點的距離是________cm，D點到G點的距離是________cm；(小數點后保留2位)(2)通過測量不難發現，(xBC－xAB)與(xCD－xBC)、(xDE－xCD)、…基本相等．這表明，在實驗誤差允許的范圍之內，拖動紙帶的小車做的是________________運動；(3)經過合理的數據處理后，可以求得加速度a＝______m/s2；(小數點后保留3位)(4)還可以求出，打B點時小車的瞬時速度vB＝______m/s.(小數點后保留3位)9．某研究性學習小組用如圖所示裝置來測定當地重力加速度，主要操作步驟如下：①安裝實驗器材，調節試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上；②打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計時器記錄小鐵球在兩個光電門間的運動時間t，并用刻度尺(圖上未畫出)測量出兩個光電門之間的高度h，計算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))；③保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復②的操作，測出多組(h，t)，計算出對應的平均速度；④畫出eq\o(v,\s\up6(－))-t圖象．請根據實驗，回答如下問題：(1)設小鐵球到達光電門1時的速度為v0，當地的重力加速度為g．則小鐵球通過兩光電門間的平均速度eq\o(v,\s\up6(－))的表達式為．(用v0、g和t表示)(2)實驗測得的數據如下表：請在圖中畫出eq\o(v,\s\up6(－))-t圖象．實驗次數123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255eq\x\to(v)(m/s)1.451.681.892.052.212.35(3)根據v-t圖象，可以求得當地重力加速度g＝m/s2，小球通過光電門1時的速度為m/s．(以上結果均保留兩位有效數字)10．某同學獲得一豎直上拋小球的頻閃照片圖，已知頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標數據為實際距離．(當地重力加速度取9.8m/s2，小球質量m＝0.2kg，結果保留三位有效數字)(1)由頻閃照片上的數據計算t4時刻小球的速度v4＝________m/s．(2)小球上升的加速度大小約為a＝________m/s2．(3)對(2)的數據進行分析，可得到的結論是____________________________________．類型三、實驗改進與創新10．如圖甲所示為在氣墊導軌上研究勻變速直線運動的示意圖，滑塊上裝有寬度為d(很小)的遮光條，滑塊在鉤碼作用下先后通過兩個光電門，用光電計時器記錄遮光條通過光電門1的時間Δt以及遮光條從光電門1運動到光電門2的時間t，用刻度尺測出兩個光電門之間的距離x．(1)用游標卡尺測量遮光條的寬度d，示數如圖乙所示，則d＝cm．(2)實驗時，滑塊從光電門1的右側某處由靜止釋放，測得Δt＝50ms，則遮光條經過光電門1時的速度v＝m/s．(3)保持其它實驗條件不變，只調節光電門2的位置，滑塊每次都從同一位置由靜止釋放，記錄幾組x及其對應的t，作出eq\f(x,t)-t圖象如圖丙所示，其斜率為k，則滑塊加速度的大小a與k關系可表達為a＝．11．用如圖甲所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規律．主要實驗步驟如下：a．安裝好實驗器材．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次．b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數點，如圖乙中A、B、C、D、E、F……所示．c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……．d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖丙所示．結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有(填選項前的字母)．A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調的直流電源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝碼)(2)在圖丙中已標出計數點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數點C對應的坐標點，并畫出v-t圖象．(3)觀察v-t圖象，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據是．v-t圖象斜率的物理意義是．(4)描繪v-t圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運動．用平均速度eq\f(Δx,Δt)表示各計數點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是(選填“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差．(選填“有關”或“無關”)12．某校研究性學習小組的同學用如圖甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運動時的加速度．實驗過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘釘住；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調節滴水計時器的滴水速度為每0.2s滴一滴(以滴水計時器內盛滿水為準)；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內；隨即在撤去淺盤的同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標志小車運動規律的點跡；小車到達斜面底端時立即將小車移開．圖乙為實驗得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點之間的距離是：x01＝1.40cm、x12＝2.15cm、x23＝2.91cm、x34＝3.65cm、x45＝4.41cm、x56＝5.15cm，試問：(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的______________原理類似．(2)由紙帶數據計算可得計數點4所代表時間的瞬時速度v4＝________m/s，計算小車的加速度a的表達式為____________，計算結果為________m/s2.(結果均保留兩位有效數字)13．某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系．使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器．實驗步驟如下：①如圖(a)，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下擋光片前端相對于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；②當滑塊上的擋光片經過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt；③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度[如圖(b)所示]，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內的平均速度大小，求出；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②、③；⑤多次重復步驟④；⑥利用實驗中得到的數據作出v－Δt圖，如圖(c)所示．完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和Δt的關系式為＝________.(2)由圖(c)可求得vA＝______cm/s，a＝______cm/s2.(結果保留3位有效數字)14．利用如圖所示的裝置，做“測定重力加速度”的實驗中，得到了幾條較為理想的紙帶．已知每條紙帶上每5個點取一個計數點，即兩計數點之間的時間間隔為0.1s，依打點先后編為0,1,2,3,4，…，由于不小心，紙帶都被撕斷了，如圖所示，根據給出的A、B、C、D四段紙帶回答：(1)在B、C、D三段紙帶中選出紙帶A上撕下的那段應該是________(填正確答案標號)．(2)紙帶A上，打點1時重物的速度是________m/s(結果保留三位有效數字)．(3)當地的重力加速度大小是________m/s2(結果保留三位有效數字)．[課后作業1