人教版高中物理必修一第5讲实验用打点计时器的研究匀变速直线运动.docxVIP

实验：用打点计时器研究匀变速直线运动____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.了解打点计时器的使用规则；2.掌握匀变速直线运动的两个重要推论；3.掌握用打点计时器测算速度和加速度的方法；一、打点计时器的使用1.固定打点计时器：将打点计时器纸带限位器与长木板纵轴位置对齐，使纸带、小车拉线和定滑轮在一条直线上。2.会用复写纸调节片：安装复写纸时，先将复写纸调节片向外拉出，将复写纸圆片孔套在复写纸定位销上，向里推调节片，可调节复写纸的位置。3.将纸带穿过限位孔，从复写纸下穿过压纸框，从另一侧限位框穿出。4.电源是50Hz、4-6V的交流电。开启电源等待1-2s再由小车拖动纸带。纸带打完后立即切断电源，这样做可以避免因线圈发热而导致损坏。打点计时器常见故障以及可能原因：现象可能原因打点不清晰振针过高；电压太低，振幅小；复写纸用得太久；永磁体磁性不足；振片不在永磁体中央。打的不是点，是短线振针过低；所加电压太高，振幅过大；打直线或无点所加的电源为直流电源打双点振针松动二、用打点计时器计算匀变速直线运动某点瞬时速度的方法利用匀变速直线运动的推论：中间时刻瞬时速度等于该段平均速度，即vt/2==三、用打点计时器计算匀变速直线运动加速度的方法利用匀变速直线运动的推论：相邻相等时间间隔的位移差相等：Δx=aT2得：a=为了精确，我们要多测量取平均值，所以如果有四小段位移，用a=，如有六小段位移，用a=，简单说，就是a=。四、实验要点：1.先打点，后运动。即一定要先接通电源，待打点稳定后，再释放物体进行运动；2.电源一般都是50Hz，所以每两点间的时间间隔是0.02s，可绝大多数的题，都会“每隔4点取一点”，或者“每5点取一点”，或者“图中每两点之间有四点未画出”等，所以用来计算的时间间隔T一般是0.02s×5=0.1s。类型一：利用匀变速直线运动的两个推论测算速度和加速度。例1.（2014北京朝阳高一上期末）在做“研究匀变速直线运动”的实验中：（1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是　　。（2）已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz．如图所示为实验所打出的一段纸带，在顺次打出的点中，从O点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、B、C、D。相邻计数点间的距离已在图中标出，则打点计时器打下计数点C时，小车的瞬时速度v=　　m/s；小车的加速度a=　　m/s2。解析：（1）在本实验中不需要测量力的大小，因此不需要弹簧测力计。（2）在匀变速直线运动中，时间中点的速度等于该过程中的平均速度，因此有：vc==cm/s=0.23m/s又根据Δx=aT2，得a=为了精确计算：a==×10-2m/s2=0.40m/s2例2.（2014北京西城高一上期末）某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，用纸带记录小车的运动情况。如图所示，在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，并用刻度尺测出了各计数点到计数点0的距离，图中所标数据的单位是cm。根据纸带提供的信息，该同学计算出了打下1、2、3、4、5、6这六个计数点时小车的速度，并填入下表。计数点123456t/s0.10.20.30.40.50.6v/(m?s-1)0.3580.4000.4400.4850.5300.570（1）如果计数点0到1的距离记作x1；计数点0到2的距离记作x2，相邻两个计数点间的时间间隔为T。则打下计数点1时的速度v1可以用上述字母表示为v1=________。（2）以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系如图所示，根据表中的v、t数据，在坐标系中描点，并画出小车运动的v-t图象。（3）根据v-t图象可知，在打计数点0时，小车的速度v0=______m/s（保留3位有效数字）；小车运动的加速度为_______m/s2（保留2位有效数字）。（4）根据上述数据推算，打点计时器打下计数点7时，小车的速度v7=______m/s（保留2位有效数字）。解析：（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小。v1=（2）利用描点法可画出速度-时间图象：（3）根据v-t图象可知，在打计数点0时，小车的速度v0=0.310 m/s根据v-t图象求出图线的斜率k，所以小车加速度a==0.43m/s2。（4