1、第 4 讲 实验一 研究匀变速直线运动1某同学用如图 1 甲所示的实验装置研究匀变速直线运动图 1实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中 a、b、c、d 等点；C测出 s1、 s2、s 3、.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸) ，小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的 50 Hz 交流电源 B电压可调的直流电源C秒表 D刻度尺 E天平
2、 F重锤 G弹簧秤H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则 s1、s 2、s 3 的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是 t，则打 c 点时小车的速度大小是_解析 (2)因小车做匀加速直线运动，所以 s3s 2s 2s 1.c 点是 bd 段的时间中点，则 c 点的瞬时速度等于该段的平均速度v c .s2 s310t答案 (1)AD (2) s3s 2s 2s 1 s2 s310t2实验室利用打点计时器研究小滑块做减速运动时的运动情况，打出如图 2 所示的纸带，打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源上请回答下列问题：(1)纸带的_(填“ A”或“B”) 端与小滑
3、块相连，纸带上 AB 段运动的时间为_(2)根据纸带请判断该滑块的运动属于_(填“匀速”或“匀减速”)直线运动(3)从纸带可以测出 A、B 两点间的距离为_ ，滑块的加速度大小为_(计算结果保留三位有效数字)图 2解析 (1)小滑块做减速运动，从纸带上计时点的分布看出，从左向右，相邻计时点之间的距离越来越大，因此纸带的 B 端与小滑块相连，纸带上 AB段运动的时间为 4T4 0.02 s0.08 s.(2)从左向右纸带上相邻两计时点的距离之差分别为 x1(5.203.00) cm(3.001.00) cm 0.20 cm，x 2(7.60 5.20) cm(5.203.00) cm0.20 c
4、m，x 3(10.207.60) cm(7.605.20) cm0.20 cm，显然x1x 2x 3，因此该滑块做匀减速直线运动(3)纸带上 A、B 两点之间的距离为 xAB(10.20 1.00)cm 9.20 cm.由公式xaT 2 得滑块运动的加速度大小 a m/s25.00 m/s 2.xT2 0.210 20.022答案 (1)B 0.08 s (2) 匀减速 (3)9.20 cm 5.00 m/s 23如图 3 甲所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于
5、小车到滑轮的距离启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz.图乙中 a、b、c 是纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示图 3(1)根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加速度大小为_ m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)打 a 段纸带时，小车的加速度是 2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在 b 段纸带中的_段内解析 a m/s22.08 1.90 1.73 1.48 1.32 1.1210 290.0225.0 m/s2，由小车拖着纸带先
6、加速后减速，知速度最大的一段时间内平均速度也大，相同时间内位移最大，故是在 2.98 cm 段内答案 (1)5.0 (2)2.98 cm4一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影 机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中 在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图 4 所示由于底片保管不当，其中位置 4 处被污损若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为 1 s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为_m/s 2.位置 4 对应的速度为_m/s ，能求出 4 的具体位置吗？_(填“能”或“不能”)求解方法是：_(不要求计算，但要说明过程) 图 4解析 从图中读出 5、6 之间
7、的距离为 37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2、3 之间的距离为 6.0 cm1.5 cm4.5 cm，利用逐差法有 x56x 233aT 2，求出a3.010 2 m/s2；位置 4 对应的速度为 v4 102 x352T 24.0 6.02m/s9 102 m/s；欲求 4 的具体位置，可以采用逐差法利用(x 6x 4)(x 4x 2)4aT 2 求解答案 3.010 2 (2.8102 3.110 2 均可) 910 2 能 利用(x 6x 4)(x 4x 2)4aT 2 可以求出位置 4 的具体位置(其他方法合理均可)5在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火
8、花计时器打下的纸带如图 5 所示，并在其上取了 A、B、C、D 、E 、F、G 7 个计数点，每相邻两个计数点间还有 4 个点图中没有画出，电火花计时器接 220 V、50 Hz 交流电源图 5(1)设电火花计时器的周期为 T，计算 F 点的瞬时速度 vF的公式为vF _；(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打 B、C 、D、E、F 各点时物体的瞬时速度如下表以 A 点对应的时刻为 t0，试在下图所示坐标系中合理地选择标度，作出 vt 图象，并利用该图象求出物体的加速度 a_ m/s2；对应点 B C D E F速度(m/s) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301(3)如果当时电网中交变电流的电压变成 210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(填“偏大” 、 “偏小”或“不变”)解析 (1)利用 “中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”求 F 点的速度，可得 vF ；d6 d410T(2)用描点法作出 vt 图象如图所示，由图线的斜率求出加速度 a 0.40 vtm/s2；(3)电网中交变电流的电压变化，并不改变电火花计时器的周期，故测量值与实际值相比不变答案 (1) (2) 见解析图 0.40 (3)不变d6 d410T
