【物理】2018届一轮复习人教版练习使用打点计时器研究匀变速直线运动学案 5页

专题04 练习使用打点计时器 研究匀变速直线运动 ‎1.了解打点计时器的构造，会使用打点计时器.‎ ‎2.会计算纸带上各点的瞬时速度.‎ ‎3.会利用纸带计算加速度.‎ ‎4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度．‎ ‎1． 实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．‎ ‎2． 实验步骤 ‎(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；‎ ‎(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；‎ ‎(3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车；‎ ‎(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；‎ ‎(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．‎ ‎3． 数据处理 ‎(1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等．‎ ‎(2)处理的方法 ‎①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质．‎ ‎②利用逐差法求解平均加速度 ‎，，⇒‎ ‎③利用平均速度求瞬时速度：‎ ‎④利用速度—时间图象求加速度 ‎4. 注意事项 ‎(1)平行：纸带、细绳要和木板平行．‎ ‎(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带．‎ ‎(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞．‎ ‎(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约‎50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．‎ a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；‎ b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．‎ ‎5． 依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法 ‎(1)x1、x2、x3……xn是相邻两计数点间的距离．‎ ‎(2)Δx是两个连续相等的时间里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….‎ ‎(3)T是相邻两计数点间的时间间隔： T＝0.02n(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)．‎ ‎(4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量．这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等.‎ ‎★典型案例★在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出.打点计时器接频率为f=50Hz的交流电源。‎ ‎（1）打下E点时纸带的速度vE= （用给定字母表示）；‎ ‎（2）若测得d6=‎65.00cm,d3=‎19.00cm,物体的加速度a= m/s2;‎ ‎（3）如果当时电网中交变电流的频率f＞50Hz,但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值 （填“偏大”或“偏小”）。‎ ‎【答案】（1） ；（2）；（3）偏小。‎ ‎（3）如果在某次实验中，交流电的频率，，那么实际打点周期变小，根据运动学公式得：真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小。‎ ‎【名师点睛】纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度。 ‎ ‎★针对练习1★在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源 他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：‎ ‎（1）设电火花计时器的周期为T，计算的公式为=________；‎ ‎（2）根据（1）中得到的数据，以A点对应的时刻为t=0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图像。‎ ‎（3）利用该图像求物体t=0时刻的速度v=______m/s（结果保留2位有效数字）‎ ‎（4）利用该图像求物体的加速度a=___________（结果保留2位有效数字）‎ ‎（5）如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）‎ ‎【答案】（1）（2）如图所示（3）（4）（5）不变 ‎【名师点睛】根据匀变速直线运动中在相等的时间内，速度的变化量相等，即可求解瞬时速度的大小，根据速度-时间图象的斜率表示加速度解出加速度的数值，打点计时器的打点频率是与交流电源的频率相同，所以即使电源电压降低也不改变打点计时器打点周期 ‎ ‎★针对练习2★如图甲所示为用打点计时器记录小车运动情况的装置，开始时小车在水平玻璃板上做匀速直线运动，后来在薄布面上做匀减速直线运动，所打出的纸带如图乙所示(附有刻度尺)，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02 s.‎ 从纸带上记录的点迹情况可知，A、E两点迹之间的距离为________ cm，小车在玻璃板上做匀速直线运动的速度大小为________ m/s，小车在布面上运动的加速度大小为________ m/s2.‎ ‎【答案】7.20(7.19～7.21均可)；0.90(0.89～0.91均可)； 5.0(4.9～5.1均可)‎ 的位移之差为：△x=1.6‎-1.4cm=‎0.2cm，解得 ‎【名师点睛】本题主要考查了匀速运动的速度公式，匀变速运动的基本推论（相等时间内的位移之差是个定值），难度不大，属于基础题。 ‎