實驗一研究勻變速直線運動實驗目的1．練習正確使用打點計時器．2．會利用紙帶求勻變速直線運動的瞬時速度、加速度．3．會利用紙帶探究小車速度隨時間變化的規律，并能畫出小車運動的v－t圖象，根據圖象求加速度．實驗原理1.2.實驗過程注意事項1．平行：紙帶和細繩要和木板平行．2．兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源后取紙帶．3．防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞．4．減小誤差：小車的加速度要適當大些，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6～7個計數點為宜．5．紙帶選取

選擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當選取計數點．6．準確作圖

在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏，而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應作一條直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側．熱點一刻度尺的讀數【典例1】

如圖1所示，用毫米刻度尺測量紙帶中的計數點0、1之間的距離為________mm,0、2之間的距離為________mm,2、3之間的距離為________mm.圖1解析毫米刻度尺的最小刻度為1mm，讀數時要估讀到毫米的下一位．計數點0、1之間的距離為8.9mm(9.0mm也可)，若讀成8.90mm或9mm都是錯誤的；0、2之間的距離為19.5mm,2、3之間的距離為12.5mm(32.0mm－19.5mm)．答案8.9(9.0也可)19.512.5刻度尺的讀數應注意(1)刻度尺讀數時要使刻度線緊貼被測物體，眼睛正對刻度線讀數．(2)毫米刻度尺的精確度為1mm，讀數時要估讀到最小刻度的下一位．【跟蹤短訓】1．(2013·浙江卷，21)如圖2所示，裝置甲中掛有小桶的細線繞過定滑輪，固定在小車上；裝置乙中橡皮筋的一端固定在導軌的左端，另一端系在小車上．一同學用裝置甲和乙分別進行實驗，經正確操作獲得兩條紙帶①和②，紙帶上的a、b、c……均為打點計時器打出的點．圖2(1)任選一條紙帶讀出b、c兩點間距離為________；(3)圖中________(填選項字母).A.兩條紙帶均為用裝置甲實驗所得B．兩條紙帶均為用裝置乙實驗所得C．紙帶①為用裝置甲實驗所得，紙帶②為用裝置乙實驗所得D．紙帶①為用裝置乙實驗所得，紙帶②為用裝置甲實驗所得答案(1)2.10cm或2.40cm(±0.05cm，有效數字位數正確)(2)1.13m/s或1.25m/s(±0.05m/s，有效數字位數不作要求)小于(3)C熱點二紙帶數據處理【典例2】

[2013·廣東卷，34(1)]研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖3(a)所示，其中斜面傾角θ可調．打點計時器的工作頻率為50Hz.紙帶上計數點的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出．圖3(1)部分實驗步驟如下：A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶B．接通電源，待打點計時器工作穩定后放開小車C．將小車停靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔上述實驗步驟的正確順序是：__________(用字母填寫)．(2)圖(b)中標出的相鄰兩計數點的時間間隔T＝______s.(3)計數點5對應的瞬時速度大小計算式為v5＝________.(4)為了充分利用記錄數據，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a＝________.1．利用紙帶判定物體運動的性質 (1)若s1、s2、s3…基本相等，則可判定物體在實驗誤差允許的范圍內做勻速直線運動． (2)利用s1、s2、s3…可以計算出在相鄰相等時間間隔內物體的位移差 s2－s1、s3－s2、s4－s3…，如果它們在實驗誤差允許的范圍內相等，則可以判定物體做勻變速直線運動．2．計算點間的距離 計數點間距離的給定有兩種：相鄰點間距離和各計數點到O點的距離，計算時后者要先轉換為前者，如框圖所示．3．常見錯誤 對紙帶進行數據處理時，常見的錯誤有：(1)誤認為T＝0.02s，沒有注意到圖中相鄰計數點之間有幾個點沒畫出．(2)沒有進行單位換算，圖中各數據的單位都是cm，應當換算為m.【跟蹤短訓】2．[2012·山東卷，21(1)]某同學利用圖4甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達滑輪處)．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數點，相鄰計數點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50Hz.圖4(1)通過分析紙帶數據，可判斷物塊在兩相鄰計數點________和________之間某時刻開始減速．(2)計數點5對應的速度大小為________m/s，計數點6對應的速度大小為______m/s.(保留三位有效數字)(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝________m/s2.答案(1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00【典例3】

(2013·江蘇卷·11)某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度，實驗裝置如圖5所示．傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關K，電磁鐵吸住第1個小球．手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球．當第1個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落……這樣，就可測出多個小球下落的總時間．圖5(1)在實驗中，下列做法正確的有________．A．電路中的電源只能選用交流電源B．實驗前應將M調整到電磁鐵的正下方C．用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D．手動敲擊M的同時按下秒表開始計時(2)實驗測得小球下落的高度H＝1.980m,10個小球下落的總時間T＝6.5s．可求出重力加速度g＝________m/s2.(結果保留兩位有效數字)(3)在不增加實驗器材的情況下，請提出減小實驗誤差的兩個辦法．(4)某同學考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間Δt磁性才消失，因此，每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差Δt，這導致實驗誤差．為此，他分別取高度H1和H2，測量n個小球下落的總時間T1和T2.他是否可以利用這兩組數據消除Δt對實驗結果的影響？請推導說明．答案(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重復實驗，結果取平均值．(其他答案只要合理也可)(4)可以消除Δt對實驗結果的影響，推導過程見解析【探究跟蹤】 (1)在DIS系統中，光電門測量的是運動物 體擋光時間內的平均速度，因為擋光片較 窄，所以可看作測量的是瞬時速度．為了 測量做勻變速直線運動的小車的加速度， 將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車上， 如圖6所示．當小車做勻變速運動經過光電門時，測得A、B先后擋光的時間分別為Δt1和Δt2，A、B開始擋光時刻的間隔為t，則A、B先后經過光電門時的速度分別為________，________；小車的加速度a＝________.圖6(2)如圖7所示為用打點計時器研究小車運動情況的裝置：實驗時由靜止釋放鉤碼，小車開始做勻加速直線運動，在小車進入布面前鉤碼已經落地了，小車在平玻璃板上做勻速直線運動，后來在布面上做勻減速直線運動，所打出的紙帶的一部分如圖8所示，紙帶上相鄰兩點對應的時間間隔為T＝0.0