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第5天实验一：研究匀变速直线运动（复习篇）

1.进一步练习使用打点计时器.

2.会利用纸带求瞬时速度.

3.会利用v－t图像处理实验数据，并由图像计算小车的加速度和判断小车的运动情况．

4.会通过实验探究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度．

1.某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示．已知该相机的连拍频率是每秒10张，照片与实物的比例为1∶10.为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究．请根据图中数据回答下列问题：

(1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝________s.

(2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝________m/s，在第五个位置的速度v5＝________m/s.

(3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝____m/s2.

答案(1)0.1(2)2.63.2(3)2

解析(1)每秒拍10张照片，则拍摄周期T＝eq\f(1,10)s＝0.1s.

(2)(3)设题图中前两段的位移为x1，最后两段的位移为x2，玩具赛车在第二个位置的速度为v2＝eq\f(x1,2T)＝eq\f(10×5.20×10－2,2×0.1)m/s＝2.6m/s.

玩具赛车在第五个位置的速度为v5＝eq\f(x2,2T)＝eq\f(10×6.4×10－2,2×0.1)m/s＝3.2m/s，则a＝eq\f(v5－v2,3T)＝2m/s2.

2.如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测得自由落体加速度．

(1)所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需(填字母代号)．

A．直流电源 B．天平及砝码

C．8V交变电源 D．毫米刻度尺

(2)已知电磁打点计时器的工作频率为50Hz，实验中得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E是打点计时器连续打出的点，图中四个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为________cm；在打下点D时重物的速度大小为m/s.重物的加速度大小为_______m/s2.该实验中测得的自由落体加速度的值偏小，其主要原因是

.

答案(1)CD(2)2.001.4839.625实验中存在摩擦力及空气阻力

解析(1)电磁打点计时器需接8V交变电源．自由落体加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码．计算速度需要测量相邻计数点间的距离，需要毫米刻度尺，故A、B错误，C、D正确．

(2)用毫米刻度尺测量长度，测量结果要求估读到最小刻度的下一位，这四个数据中不符合有效数字要求的是2.0cm，应改为2.00cm.A、B、C、D、E是打点计时器连续打出的点，因此相邻两点之间的时间间隔为T＝0.02s；根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的速度等于该时间段的平均速度求出D点速度为vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(0.1032－0.0439,0.04)m/s≈1.483m/s；根据逐差法有a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(0.1032－0.0439－0.0439,4×0.022)m/s2＝9.625m/s2.由于重物下落的过程中不可避免地存在摩擦力及空气阻力，因此所测自由落体加速度的值比实际值要小．

一、探究小车匀变速直线运动的规律

（一）、实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度．

2．用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的．

（二）、实验器材

打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、复写纸(墨粉)、坐标纸．

（三）、进行实验

1．如图所示，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳．

2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”