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- 2021-05-13 发布
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纸带问题处理
题型特色
该题型考查打点计时器的使用,根据纸带计算物体的瞬时速度和加速度;考查实验能力,以及应用数学工具解决物理问题的能力.
考点回归
(1)根据纸带计算加速度a.
匀变速直线运动在单位时间T内的位移构成公差为At2的等差数列.
①若所给纸带为偶数段,即N=2n段,则 (s的单位是cm).如图所示.
②若所给纸带为奇数段,即N=2n+1段,则图为N=7段的情形,应该强调的是,其中计数点3和4之间的一段空着。
(2)根据纸带计算速度v的三种途径:①中间某点的速度用平均速度计算,具体方法就是,对于匀变速直线运动,平均速度等于时间中点的瞬时速度,例如在上图中计算.为了减小偶然误差,要寻找跨度最大的对称点,这就是不用2-→4、1→5计算的原因,
②边缘某点的速度借助中间某一点的速度计算.
计算纸带边缘某一点的速度,先要计算出中间某点的速度 然后根据速度公式计算.比如计算计数点0处的速度,用.但是这种方法,还需要知道物体的加速度a,显得很麻烦另一种办法就是③所述的方法.
③计算第三个点的速度,用等差中项计算简便.
对于匀变速直线运动,速度形成个等差数列、公差为aT那么等差中项也就是中点时刻的瞬时速度了,如。借助这种方法可以计算边缘点0处的速度,如,但是要提前计算出计数点2和4的速度.
典例精讲
例1. 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,计时器所用的电源频率为50Hz,图示为做匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点,在每相邻两个点中间都有四个点未画出,按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点,用米尺量出1、
3
2、3、4、5点到0点的距离分别是(单位:cm)8.78、16.08、21.87、26.16、28.94.由此可得小车运动的加速度大小为______m/s2,方向与速度方向______.
【详解示范】已知N=5段,可套用奇数段结论,算得加速度为
,负号表示加速度的方向与运动方向相反,小车做匀减速直线运动.
【答案】-1.5 m/s2 与运动方向相反.
例2. 在用打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中,交流电频率50Hz,得到如图所示的一条纸带,从比较清晰的点开始取计数点(相邻计数点之间还有4个点没有画出),分别标上0、1、2、3、4…,测量得到0与1两点间的距离s1=30mm,3与4两点间的距离s4=48mm,则小车的加速度大小为______m/s2.计数点0-1之间的平均速度为______m/s,计数点0处的瞬时速度______m/s,小车在打下点1时的瞬时速度为______m/s。
【详解示范】根据数列通项公式,得,T=0.1S,则小车的加速度为a=0.6 m/s2.
(2)由于T=0.1 s,根据平均速度的定义,.
(3)由于,根据速度公式,得.
(4) 是和的等差中项,即,则.
题型攻略
根据纸带计算一般运动在某点的速度的方法是,让时间无限趋近于零,计算包含该点在内的物体的平均速度.匀变速直线运动的速度可以根据匀变速直线运动的公式,按照“考点回归”总结的三种方法计算,计算加速度时要首先弄清纸带属于偶数段还是奇数段,切忌在细节上出错,
习题连接
研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示,其中斜面的倾角θ可调,打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出,
(1)部分实验步骤如下:
A.测量完毕,关闭电源取出纸带.
B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车,
3
C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连.D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是 (用字母填写).
(2)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=___.
(3)为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=___.)。
【详解示范】(1)先连接实验器材,后穿纸带,再连接小车,最后打点并选择纸带进行数据处理;故为DCBA;
(2)匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故
(3)根据公式,有:;
解得:;
【答案】DCBA; ;
3
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