2019年高考物理一輪復習 第04講 練習使用打點計時器 研究勻變速直線運動（講）.doc

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第一章 直線運動 1．直線運動的有關概念、規(guī)律是本章的重點，勻變速直線運動規(guī)律的應用及v—t圖象是本章的難點。 2．注意本章內容與生活實例的結合，通過對這些實例的分析、物理情境的構建、物理過程的認識，建立起物理模型，再運用相應的規(guī)律處理實際問題。 3．本章規(guī)律較多，同一試題往往可以從不同角度分析，得到正確答案，多練習一題多解，對熟練運用公式有很大幫助。 第04講 練習使用打點計時器 研究勻變速直線運動 1.了解打點計時器的構造，會使用打點計時器. 2.會計算紙帶上各點的瞬時速度. 3.會利用紙帶計算加速度. 4.會用圖象法探究小車速度與時間的關系，并能根據圖象求加速度． 1． 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． 2． 實驗步驟 (1)按照實驗原理圖所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源； (2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面； (3)把小車停靠在打點計時器處，接通電源，放開小車； (4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶； (5)換紙帶反復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析． 3． 數據處理 (1)目的 通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度，確定物體的運動性質等． (2)處理的方法 ①分析物體的運動性質——測量相鄰計數點間的距離，計算相鄰計數點距離之差，看其是否為常數，從而確定物體的運動性質． ②利用逐差法求解平均加速度 ，，? ③利用平均速度求瞬時速度： ④利用速度—時間圖象求加速度 4. 注意事項 (1)平行：紙帶、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，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50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數點為宜． a．作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度； b．剪下相鄰計數點的紙帶緊排在一起求解加速度． 5． 依據紙帶判斷物體是否做勻變速運動的方法 (1)x1、x2、x3……xn是相鄰兩計數點間的距離． (2)Δx是兩個連續(xù)相等的時間里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2…. (3)T是相鄰兩計數點間的時間間隔：T＝0.02n(打點計時器的頻率為50 Hz，n為兩計數點間計時點的間隔數)． (4)Δx＝aT2，因為T是恒量，做勻變速直線運動的小車的加速度a也為恒量，所以Δx必然是個恒量．這表明：只要小車做勻加速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差就一定相等. ★典型案例★在某次實驗中，圖1所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，其中A、B、C、D、E為相鄰的計數點，相鄰計數點間的時間間隔T＝0.1 s。 (1)根據紙帶上相等時間間隔位移差為________，可判定小車做____________運動。 (2)計算各點瞬時速度，vB＝______ m/s，vC＝______ m/s，vD＝________ m/s。 (3)以打A點為計時起點，在圖2所示坐標中作出小車的vt圖線_______，并根據圖線求出a＝_____。 (4)圖線與縱軸交點的物理意義是________________。 【答案】 定值 計數點間距依次增大 勻加速直線 1.38 2.64 3.90 12.6 m/s2 【解析】(1)由圖示紙帶可知：BC-AB=CD-BC=DE-CD=12.6cm，由此可知，物體在相鄰相等時間間隔內的 (3)應用描點法作圖，v-t圖象如圖所示， (4)v-t圖線延長與縱軸相交，交點速度表示計數點A對應的速度． 【點睛】熟練應用勻變速運動規(guī)律，即可正確求出物體的瞬時速度；本題的難點是作v-t圖象，求加速度，一定要掌握描點法作圖的方法． ★針對練習1★在做“研究勻變速直線運動”的實驗中： (1)如圖所示，是某同學由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02 s，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm. 下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度_______; _______. 位置 B C D E F 速度(ms－1) 0.737 0.801 0.994 (2)以A點為計時起點，在坐標圖中畫出小車的速度—時間關系圖線_________． (3)根據你畫出的小車的速度—時間關系圖線計算出的小車的加速度a＝________m/s2. 【答案】 0.864 m/s 0.928 m/s 圖像： 0.65 m/s2. 【解析】（1）根據勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度知 （2）以A點為計時起點，在坐標圖中畫出小車的速度—時間關系圖線 （3）小車的加速度 ★針對練習2★研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（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，圖中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。 （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(wěn)定后放開小車 C．將小車依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）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=__________（用T、s1、s2、s3、s4、s5、s6表示）。 【答案】 DCBA 0.1s 點睛：“逐差法”可充分利用數據，減小誤差。