2013年高考物理考前指导之研究匀变速直线运动

2013年高考物理考前指导
研究匀变速直线运动
实验一 练习使用打点计时器
一、实验目的
练习使用电火花计时器或电磁打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况。
二、实验器材
电火花计时器或电磁打点计时器，纸带，刻度尺，导线，电源
三、实验步骤
（1）把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。
（2）把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上。
（3）按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点。
（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点，点子的间隔数就为n-1个，用t=0.02(n-1)s计算出纸带的运动时间t.
（5）用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s有多长。
（6）利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表1中。
表1
点子数n 点子间隔数（n-1） 运动时间t/s 位移s/m 平均速度
（7）在纸带上找出连续的6个点，分别标上记号A、B、C、D、E、F。用刻度尺测出两个相邻点间的距离s1、s2、s3、s4、s5（如图所示）把数据填入表2中。根据这些数据，运用你学过的知识，判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动，并把判断的结果和理由写清楚。
表2
A和B的距离s1/m B和C的距离s2/m C和D的距离s3/m D和E的距离s4/m E和F的距离s5/m
判断的结果和理由
如果用电磁打点计时器，则实验步骤的前三步相应的应当是：
（1）把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面；
（2）把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连接；
（3）打开电源开关，用手水平的拉动纸带，纸带上就打上一列小点。
然后，重复上面步骤（4）至（7），完成实验。
四、注意事项：
（1）将打点计时器固定在桌子上，以免在拉纸带时晃动它，并要轻轻试拉纸带，应无明显阻滞现象，同时复写纸应该能随纸带的移动而移动。必要时，可通过定位轴的前后移动来调节复写纸的位置。
（2）若纸带上出现双点或漏点现象，可通过适当调整振动片的长度予以纠正，若纸带上出现拖痕和点迹不清，应调整振针长度。
实验二 研究匀变速直线运动
一、实验目的
使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。
二、实验原理
设物体做匀加速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3……则有（见第二章的习题）
△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=……=aT2
由上式还可得到
s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2
同理有
s5-s2=s6-s3=……=3aT2
可见，测出各段位移s1、s2……即可求出
……
再算出a1、a2……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。
三、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，刻度尺，导线，电源，钩码，细绳。
四、实验步骤
（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
（2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。
（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02×5=0.1s。在选好的开始点下面标明A，在第六点下面标明B，在第十一点下面标明C，在第十六点下面标明D，……，点A、B、C、D……叫做计数点，如图所示。两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3……
（5）测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的长度，把测量结果填入下表1中。
（6）根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a1、a2、a3的值。注意：T=0.1s。
求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。把计算的结果填入下表1中
小车做匀变速直线运动的加速度a=
表1 计算小车的加速度a= T=0.1s
计数点 位移s/m 位移差△s/m 分段加速度a/m·s-2 小车加速度a/m·s-2
0
1 S1=
2 S2=
3 S3=
4 S4= S4-S1=
5 S5= S5-S2=
6 S6= S6-S3=
1．(8分) “研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 (　　)
A．实验时应先放开纸带再按通电源
B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍
C．从纸带可求出计数点B对应的速率
D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s
【答案】　C
2．(8分)如图所示，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，利用此装置可以测定重力加速度．
①所需器材有打点计时器(带导线)、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)中的器材．
A．直流电源、天平及砝码
B．直流电源、毫米刻度尺
C．交流电源、天平及砝码
D．交流电源、毫米刻度尺
②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v－t图象外，还可作__________图象，其纵轴表示的是__________，横轴表示的是__________．
3．(8分)在使用打点计时器时 (　　)
A．应先接通电源，再使纸带运动
B．应先使纸带运动，再接通电源
C．在使纸带运动的同时接通电源
D．先使纸带运动或先接通电源都可以
【解析】　先接通电源再使纸带运动，可使纸带上打出的点子更多，纸带利用率更高，另外，在纸带运动较快的情况下，如果先释放纸带后接通电源，可能造成纸带上无点的情况．
【答案】　A
4．(8分)一同学在用打点计时器做“测匀变速直线运动加速度”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为 (　　)
A．打点计时器错接在直流电源上
B．电源电压不稳定
C．电源的频率不稳定
D．打点针压得过紧
5．(8分)用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况．如图所示是实验得到的纸带．则小车的加速度和打点1时的瞬时速度的大小分别是
(　　)
A．a＝5.00m/s2和v1＝1.60m/s
B．a＝5.00m/s2和v1＝3.20m/s
C．a＝50.0m/s2和v1＝1.60m/s
D．a＝50.0m/s2和v1＝3.20m/s
【解析】　由s3＋s4－(s1＋s2)＝a(2T)2，
又T＝0.02s2，解得a＝5.00m/s2.
v1＝＝1.60m/s.
【答案】　A
6．(8分) (1)某同学要进行探究匀变速直线运动的实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)：________
①打点计时器　②天平　③低压交流电源　④低压直流电源　⑤细绳和纸带　⑥钩码和小车　⑦秒表　⑧一端有滑轮的长木板　⑨刻度尺
(2)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出．已知所用电源的频率为50Hz，则打A点时小车运动的速度大小vA＝________m/s，小车运动的加速度大小a＝________m/s2.(结果要求保留三位有效数字)
【解析】　(2)vA＝，T＝0.1s，所以解出vA＝0.337m/s.由BD－OB＝a(2T)2，
解出a≈0.393m/s2.
【答案】　(1)②④⑦　(2)0.337　0.393
7．(8分)用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等的时间间隔内的位移之差不是一个恒量的主要原因是 (　　)
A．长度测量不准确
B．打点间隔不是0.02s，而是0.018s
C．运动中受摩擦力作用
D．木板未调成水平
8．(8分)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如以下表格中所示，为了算出加速度，合理的方法是 (　　)
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应时刻(s) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
通过计数点的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
A.根据任意两计数点的速度应用公式a＝Δv/Δt算出加速度
B．根据实验数据，画出v－t图象，量出其倾角，由公式a＝tanα算出加速度
C．根据实验数据，画出v－t图象，由图线上任意两点所对应的速度，用公式a＝Δv/Δt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
9．(8分)某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图所示．请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：(填字母，单位：cm)
(1)从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的________．
(2)打A纸带时，物体的加速度大小是________m/s2.
＝54×10－3m
所以从纸带A上撕下的那段应是C.
【答案】(1)C　(2)0.6
10．(9分)如图所示，是打点计时器打出的纸带，图中A、B、C、D、E、F等是按时间顺序先后打出的计数点(每两个计数点间有四个计时点未画出)．用刻度尺量出AB、EF之间的距离分别是2.40cm和0.84cm，那么小车的加速度大小是________，方向是________．
11．(9分)利用打点时器测定匀加速直线运动的小车的加速度，如图所示给出了该次实验中，从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0,1,2,3,4,5,6都为计数点．测得：s1＝1.40cm，s2＝1.90cm，s3＝2.38cm，s4＝2.88cm，s5＝3.39cm，s6＝3.87cm.
(1)在计时器打出点1,2,3,4,5时，小车的速度分别为：
v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.
(2)作出v－t图象，并由图象求出小车的加速度a＝________cm/s2.
a＝
＝cm/s2
＝50.33cm/s2.
【答案】　(1)16.50　21.40　26.30　31.35　36.30　(2)图见解析　50.33
12．(10分)如图所示为小球从某一高度处自由下落时，用频闪照相获得的轨迹的一部分，计数点1、2的间隔为7.71cm,2、3的间隔为8.75cm,3、4的间隔为9.80cm，4、5的间隔为10.86cm，每次闪光的时间间隔为1/30s，求小球运动到计数点3时的瞬时速度是多少？
· · · · · · · · · · ·
A B C D E F
s1 s2 s3 s4 s5
s1 s2 s3
A B C D