第1节实验：探究小车速度随时间变化的规律1．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________m/s，加速度大小为____________m/s2。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）从右向左（2）0.190.037【名师点睛】注意相邻水滴间的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔；速度加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。2．某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下：①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出–∆t图，如图（c）所示。完成下列填空：（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和∆t的关系式为=_____________。（2）由图（c）可求得，vA=_____________cm/s，a=_____________cm/s2。（结果保留三位有效数字）【答案】（1）（2）52.116.6（15.8~16.8）（2）由图（c）可求得vA=52.1cm/s，，即a=16.6cm/s2。【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。
3．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。（1）实验中必要的措施是______。A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力（2）他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm。则小车的加速度a=______m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=_______m/s。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）AB（2）0.800.404．某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_______m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为_______m/s2。（保留两位有效数字）
【答案】（1）0.560.96（2）2.0【名师点睛】根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上小车的瞬时速度大小，然后用速度公式求加速度即可。5．如图1所示的（图中长木板水平固定）是高中物理常用的力学实验装置，现用该装置完成测定木块运动加速度图1（1）图2中的实验照片中是否有实验错误、不合理或不必要之处？若存在问题，请指明问题所在。 照片A（电键一侧连蓄电池）照片B 木块释放位置图2（2）如图3所示为从实验中得到的一条认为最能反映木块匀变速运动纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，从纸带上测得x1=3.20cm、x2=4.52cm、x5=8.42cm、x6=9.70cm，则木块的加速度大小a=___________。（保留两位有效数字）图3（3）下列哪些措施能有助于减小实验的误差_________。A．选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源B．选用输出电压变化周期更稳定的交流电源C．调节滑轮高度，使拉线与长木板平行D．实验中满足砝码盘和砝码的总质量为远小于木块的质量ME．实验前先平衡滑块与木板间的摩擦力
【答案】（1）照片A：实验有错误之处，选用蓄电池作为电源。 照片B：实验有不合理之处，木块起始点离打点计时器过远。（2）（3）BC（3）选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源对实验无影响，选项A错误；选用输出电压变化周期更稳定的交流电源可使打点周期稳定，减小误差，选项B正确；调节滑轮高度，使拉线与长木板平行，可减小误差，选项C正确；测定木块的加速度不需要满足砝码盘和砝码的总质量为m远小于木块的质量M，也不需要实验前先平衡滑块与木板间的摩擦力，选项DE错误；故选BC。6．实验题。（1）关于电磁打点计时器和电火花计时器，下列说法正确的是_____________。A．电磁打点计时器用的是直流电源，而电火花计时器用的是交流电源B．它们每隔0.02s打一个点C．它们的工作电压均为220V的交流电源D．使用它们计时时，必须先拉动纸带，再立即接通电源（2）如图1所示是电火花计时器的示意图，其工作时的基本步骤如下：A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器B．接通开关，听到放电声，拖动纸带运动C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器D．将电火花计时器插头插入相应的电源插座上述步骤正确的顺序是_____________。（按顺序填写步骤编号）（3）打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下如图2甲所示。若工作电源的频率为50Hz，纸带上打点如图2乙所示，则打点计时器打A点时小车的速度vA=_____________m/s，若小车做匀变速直线运动，该运动过程的加速度a=_____________m/s2。
（4）在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最合理的方法是_____________。A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v–t图象，量取其倾角θ，由公式a=tanθ求出加速度C．根据实验数据画出v–t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度【答案】（1）B（2）DCBA（3）0.555（4）C根据推论公式，有。（4）在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大；所以我们可以根据实验数据画出v–t图象，考虑到误差，不可能是所有点都整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图线上任意两点所对应的速度及时间，用公式算出加速度，所以误差小，故A错误，C正确；若用一组数据则无法求得加速度a，故B错误；若依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度，则实际应用的只是第一组和最后一组数据，同样存在较大的误差，故D错误。【名师点评】对于基本仪器的使用和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做，以加强基本仪器的了解和使用；明确纸带处理中瞬时速度和加速度的求解方法，掌握电火花打点计时器与电磁打点计时器的区别与联系；还考查实验数据处理的方法，在实验中处理数据的方法较多，而图象法往往是一种比较准确的解题方法。7．在研究匀变速直线运动中，某同学用一端装有定滑轮的长木板，小车、打点计时器（频率为50
Hz）、钩码、纸带、细线组成如图甲所示的装置，用钩码拉动小车，使其做匀变速直线运动，得到如图乙所示的一条纸带，纸带中相邻两个计数点之间有四个点未画出）（1）某同学操作实验步骤如下，有错误或不需要的步骤是____（填写字母）。A．将打点计时器固定在平板上，并接好电路B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C．适当抬高长木板的右端，使不挂钩码的情况下，轻推小车，小车能匀速运动D．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码E．将小车移至靠近打点计时器处F．放开纸带，再接通电源（2）用毫米刻度尺测量得图乙中各计数点的距离为：AB=3.00cm、AC=l0.16cm、AD=21.48cm、AE=36.95cm，则：打D点时小车的速度大小为____m/s；小车的加速度为_______m/s2。（结果保留三位有效数字）【答案】（1）CDF（2）1.344.16直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小，得：。【名师点睛】教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚，同时加强基础知识的应用，提高解题能力。要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。注意单位的换算。8．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz。在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点。因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D
是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xA=16.6mm、xB=126.5mm、xD=624.5mm，若无法再做实验，可由以上信息推知：（1）相邻两计数点的时间间隔为s；（2）打C点时物体的速度大小为m/s（取2位有效数字）；（3）物体的加速度大小为（用xA、xB、xD和f表示）。【答案】（1）0.1（2）2.5（3）
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