第4課 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

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1、 第二單元　實(shí)驗(yàn)與探究 第4課　實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1．“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如下圖所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列表述正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍 C．從紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率 D．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s 解析：中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于全程的平均速度，所以vB＝，所以C正確，x6－x1＝5(x2－x1)，所以B錯(cuò)誤，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1 s，D錯(cuò)誤，按照實(shí)驗(yàn)要求應(yīng)該

2、先開通電源再放開紙帶，所以A錯(cuò)誤． 答案：C 2．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下： 計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的時(shí)刻（s） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 通過計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí) 的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 為了算出加速度，合理的方法是(　　) A．根據(jù)任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式a＝算出加速度 B．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出vt圖，量出其傾角α，由公式a＝tan α算出加速度 C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出vt圖，由圖線上間隔較

3、遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度，用公式a＝算出加速度 D．依次算出通過連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度 解析：根據(jù)任意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式a＝算出加速度的偶然誤差較大，A不合理；vt圖中a并不等于tan α，B不合理；由圖線上間隔較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，利用公式a＝算出的加速度偶然誤差小，即C合理；依次算出通過連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度，實(shí)際只相當(dāng)于用了第1組和第6組兩組數(shù)據(jù)，偶然誤差仍然較大，D不合理． 答案：C 3．(多選)在“探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是(　　) A．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為

4、一個(gè)時(shí)間單位 B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些 C．舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計(jì)算 D．適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù) 解析：選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔較大，在用直尺測量這些計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔時(shí)，在測量絕對(duì)誤差基本相同的情況下，相對(duì)誤差較小，因此A項(xiàng)正確；在實(shí)驗(yàn)中，如果小車運(yùn)動(dòng)的加速度過小，打出的點(diǎn)很密，長度測量的相對(duì)誤差較大，測量準(zhǔn)確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，而使小車加速度增大的常見方法是適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，以增大拉力，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；為了減少長度測量的相對(duì)誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點(diǎn)，因此C項(xiàng)正確． 答案：ACD

5、 4．在“探究速度隨時(shí)間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有__________．(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H、…) A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源 B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源 C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D．取下紙帶 E．將平板無滑輪的一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng) F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 將以上步驟完善后按合理順序填寫在橫線上：________________________________________

6、_____________________________________________________________________. 解析：A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶．C中應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)繩與平板平行，D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作，E屬于多余步驟．應(yīng)補(bǔ)充：G，換上新紙帶，重復(fù)操作兩次；H，斷開電源，整理好器材．正確合理的順序應(yīng)為B、F、C、A、D、G、H. 答案：見解析 5．在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，如圖所示是一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出，按時(shí)間

7、順序取0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為1.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm.由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小為v4＝________ m/s，小車的加速度大小a＝________ m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析：v4＝＝ m/s＝0.405 m/s. x1′＝0.014 0 m，x2′＝x2－x1＝0.021 5 m， x3′＝x3－x2＝0.029 0 m，x4′＝x4－x3＝0.037 0 m， x5′＝x5－x4＝0.044

8、0 m，x6′＝x6－x5＝0.051 5 m， a＝＝ m/s2＝0.756 m/s2. 答案：0.405　0.756 6．光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來．圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2 s和4.

9、0×10－3 s．用精度為0.05 mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數(shù)如圖(c)所示． (1)滑塊的寬度d＝________cm. (2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1＝______m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝______m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的________，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將______的寬度減小一些． 解析：(1)d＝10 mm＋0.05 mm×8＝10.40 mm＝1.040 cm. (2)v1＝＝ m/s＝1.0 m/s， v2＝＝ m/s

10、＝2.6 m/s. (3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些． 答案：(1)1.040　(2)1.0　2.6　(3)平均速度　滑塊 7．如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度． (1)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需____(填字母代號(hào))中的器材． A．直流電源、天平及砝碼 B．直流電源、毫米刻度尺 C．交流電源、天平及砝碼 D．交流電源、毫米刻度尺 (2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差

11、較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作vt圖象外，還可作________圖象，其縱軸表示的是______________________，橫軸表示的是__________________． 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源．重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，所以不需要天平和砝碼．計(jì)算速度需要測相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，需要刻度尺，選D. (2)由公式v2＝2gh，如繪出h圖象，其斜率也等于重力加速度． 答案：(1)D　(2)h　速度平方的二分之一　重物下落的高度 8．某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了幾條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取好了一個(gè)計(jì)數(shù)

12、點(diǎn)，即兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，依打點(diǎn)先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖所示．請(qǐng)根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回答：(填字母) (1)從紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是B、C、D三段紙帶中的____． (2)打A紙帶時(shí)，物體的加速度大小是____m/s2. 解析：因小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度保持不變，打A紙帶時(shí)，加速度a＝＝＝ m/s2＝0.6 m/s2. 又小車運(yùn)動(dòng)的加速度：a＝，則4、5兩點(diǎn)間隔為： x5＝x2＋3aT2＝36.0×10－3 m＋3×0.6×0.12 m＝54×10－3 m，所以從紙帶A上撕下的那段應(yīng)是C. 答案：(1)C　(2)0.6