實驗：研究勻變速直線運動一、實驗目的1.練習使用電磁打點計時器或電火花計時器，并學會用打上點的紙帶研究物體的運動。2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。3.會利用紙帶測定物體做勻變速直線運動的加速度。二、實驗原理1.打點計時器(1)作用通過打點實現計時功能的儀器，若所用交流電源頻率為50Hz，則每隔0.02s打一次點。

(2)工作條件電磁打點計時器：4V6V交流電源電火花計時器：220V交流電源(3)紙帶上點的意義①表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置。②通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的運動狀況。.①電磁打點計時器電磁打點計時器的構造如圖，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點。②電火花計時器電火花計時器構造如圖所示，利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點跡的計時儀器，工作電壓為220V交流電，按下脈沖輸出開關時，計時器發出的脈沖電流經接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產生火花放電，于是在運動紙帶上就打出系列點跡。(4)兩種打點計時器.

(3)由紙帶求物體在打下某計數點時瞬時速度的方法：vn=(xn+xn+1)/(2T)，即時間2T內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，如圖所示。2.勻變速直線運動的特點(1)物體做勻變速直線運動時，若加速度為a，在各個連續相等的時間T內發生的位移依次為x1，x2，x3,…,xn，則有：x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2，即任意兩個連續相等的時間間隔內的位移差相等。可以依據這個特點，判斷一個物體是否做勻變速直線運動。(2)勻變速直線運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間內中間時刻的瞬時速度。.(1)逐差法設相鄰相同時間(T)內的位移分別為x1,x2，…,xn,則：x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=xn-xn-1=aT2，

x4-x1=3a1T2,

x5-x2=3a2T2，

x6-x3=3a3T2，得加速度為：(2)圖象法以打某計數點時為計時起點，然后利用vn=xn+xn+1/(2T)求出打各點時的速度，描點得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖所示。3.由紙帶求物體加速度的方法.2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面。3.把小車停在打點計時器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點，換上新紙帶，重復實驗三次。三、實驗器材電火花計時器或電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片。四、實驗過程1.如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出底面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。.4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點，以后依次每五個點取一個計數點，確定好計數始點，并標明0，1，2，3，4，…，測量各計數點到0點的距離x，并記錄填入表中。)5.利用一段時間內的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數點1，2，3，4，5的瞬時速度，填入上面的表格中。6.計算出相鄰的計數點之間的距離x1，x2，x3，…，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上個步驟中求出的各計數點對應的瞬時速度，作出v-t圖象，根據圖象的斜率來求加速度a)。7.增減所掛鉤碼數，再做兩次實驗。8.實驗結束后，整理好實驗器材。位置編號0123456時間t/sx/mv/(m·s-1)Δx/ma/(m·s-2).五、注意事項1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。2.要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。3.小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數點為宜。4.紙帶運動時盡量不要讓紙帶與打點計時器的限位孔摩擦。5.要先接通電源，待打點計時器工作穩定后，再放開小車；放開小車時，小車要靠近打點計時器，以充分利用紙帶的長度。6.不要分段測量各段位移，應盡可能地一次測量完畢(可先統一量出各計數點到計數起點0之間的距離)，讀數時應估讀到毫米的下一位。六、誤差分析本實驗參與計算的量有x和T，因此誤差來源于x和T。1.由于相鄰兩計數點之間的距離x測量不夠精確而使a的測量結果產生誤差。2.市電的頻率不穩定使T不穩定而產生誤差。.考點1打點計時器的構造、原理、使用【例1】電磁打點計時器是一種使用_________電源的計時儀器，它的工作電壓___V以下,當電源頻率是50Hz時,它每隔_____s打一次點。使用打點計時器時，紙帶應穿過_______，復寫紙應套在_______上，并要放在紙帶的___面；應把__________電源用導線接在_______上；打點時應先_________，再讓紙帶運動。正確掌握打點計時器的構造、工作原理、使用方法等是做出正確判斷的關鍵。【解析】電磁打點計時器是一種測量時間的儀器，使用6V以下的低壓交流電源，它每隔一個周期打一個點，因此紙帶上的兩個點之間的時間間隔為交流電的周期，使用打點計時器時，紙帶應穿過限位孔，復寫紙套在定位軸上，打點時要先接通電源，再讓紙帶運動。低壓交流60.02限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源.使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中：(1)在如下基本步驟中，正確的排列順序為____________。A.把電火花計時器固定在桌子上B.安好紙帶C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關，進行打點(2)在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經正確地套在_______上，還要檢查__________是否夾在兩條紙帶之間。ABDEC紙盤軸墨粉紙盤.考點2實驗操作技巧【例2】在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學的操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H……)______________________________________________________________________________________________________。A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在平板上，并接好電源C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪下面吊著適當重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善,并按合理順序填寫在橫線上。____________________。A中應先接通電源，再放開紙帶。D中應先斷開電源，使打點計時器停止工作。應補充G，換上紙帶，重復實驗三次BFECADG.實驗操作的技巧：(1)開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。(2)應該先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再釋放小車。(3)小車另一端所掛的鉤碼的個數要適當，避免加速度過大而使紙帶上打的點太少，或者加速度太小，使各段位移無較大區別，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數點為宜。(4)應選擇點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，適當選取計數點(計數點和計時點有區別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒。(5)紙帶運動時，要減少紙帶與打點計時器的限位孔間的摩擦。(6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。(7)要在小車到達滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪。.某同學用圖所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動。實驗步驟如下：a.安裝好實驗器材。b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次。選出一條點跡比較清晰的紙帶。舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數點，如圖中0、1、2…6。c.測量1、2、3…6計數點到0計數點的距離，分別記作：x1、x2、x3…x6。d.通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動。e.分別計算出x1、x2、x3…x6與對應時間的比值x1/t1、x2/t2、x3/t3…x6/t6。f.以x/t為縱坐標、t為橫坐標，標出x/t與對應時間t的坐標點，畫出x/t-t圖線。.(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計數點對齊，0、1、2、5計數點所在位置如圖所示，則x2=______cm，x5=_______cm。(3)該同學在圖中已標出1、3、4、6計數點對應的坐標點，請你在該圖中標出與2、5兩個計數點對應的坐標點，并畫出x/t-t圖線。(4)根據x/t-t圖判斷，在打0計數點時，小車的速度v0=____m/s；它在斜面上運動的加速度a=______m/s2。

結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_____和_____。(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.刻度尺D.秒表E.天平F.重錘【答案】(1)AC(2)2.98(2.97～2.99均可)13.20(13.19～13.21均可)(3)見解析圖(4)0.18(0.16～0.20均可)4.80(4.50～5.10均可).考點3實驗數據的處理【例3】某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f=50Hz。在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數點。因保存不當，紙帶被污染。如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數點，僅能讀出其中3個計數點到零點的距離：xA=16.6mm、xB=126.5mm、

xD=624.5mm。若無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數點的時間間隔為_____s；(2)打C點時物體的速度大小為______m/s(取2位有效數字)；(3)物體的加速度大小為_________(用xA、xB、xD和f表示)。.【答案】(1)0.1(2)2.5(3)(xD-3xB+2xA)f2/75

【解析】(1)因為“每隔4個點取1個計數點”，故相鄰兩計數點的時間間隔為T′=0.02s×5=0.1s；(2)打C點時的瞬時速度等于以C點為中間時刻的BD段的平均速度。所以m/s(3)T′＝5T=5/f

xAB=xB-xA

xAD=xD-xA

xAB=vAT′+(1/2)aT′2

xAD=vA×3T′+(1/2)a×(3T′)2聯立以上各式可解得

a=(xD-3xB+2xA)f2/75。.某同學在“研究勻變速直線運動”實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.10s。(1)試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下式(保留三位有效數字)vB=_____m/s，vC=_____m/s，vD=_____m/s，vE=_____m/s，vF=_____m/s。(2)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖象。(3)根據(2)中畫出的v-t圖象，求得小車運動的加速度為______m/s2。(保留兩位有效數字)【答案】(1)0.4000.4790.6400.721(2)如圖(3)0.78~0.80均可..9、靜夜四無鄰，荒居舊業貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:12PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉生白發，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:11:12PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303