实验一 研究匀变速直线运动
1. 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,某同学的操作步骤如下,其中错误或遗漏的步骤有(遗漏可编上序号F 、G……)________.
A .拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带,再接通电源
B .将打点计时器固定在平板上,并接好电源
C .把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D .取下纸带
E .将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上
________________________________________________________________________ 解析 A 中应先接通电源再放开纸带,D 中先断开电源,使计时器停止工作,再取下纸 带;遗漏F ,换上新纸带重复实验三次. 答案 ADF BECADF
2.如实图1-1所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各计数点间距离的测量结果.
实图1-1
(1)为了验证小车的运动是匀变速运动,请进行下列计算,填入表内(单位:cm).
各位移差与平均值最多相差0.05cm ,由此可以得出结论:小车的位移差在________范围 内相等,所以小车的运动是________.
(2)根据匀变速直线运动的规律,可以求得物体的加速度a =Δx
T
=________m/s 2
.
(3)根据a n -3=
x n -x n -33T 2,可求出a 1=x 4-x 13T 2=________m/s 2,a 2=x 5-x 23T
2=________m/s 2
, a 3=x 6-x 33T 2=________m/s 2,所以,a =
a 1+a 2+a 33
=________m/s 2
. 答案 (1)任意两个连续相等的时间里、在误差允许的 匀加速直线运动 (2)1.58
(3)1.59 1.57 1.59 1.58
3.如实图1-2是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.
实图1-2
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________. (2)A 、B 、C 、D 是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中 读出A 、B 两点间距x =________;C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效 数字).
解析 (1)打点计时器频率为50 Hz ,周期T =1
f
=0.02 s ,故打相邻两点的时间间隔为
0.02 s ;(2)两相邻计数点间的时间间隔为T =0.02×5 s=0.1 s ,由图读出x =7.0 mm =
0.70 cm.C 点对应速度v C =
x BC +x CD 2T =0.90+1.10
2×0.1
cm/s =0.100 m/s. 答案 (1)0.02 s (2)0.66~0.70 cm 0.100 m/s
4.如实图1-3是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点,加速度大小用a 表示.
实图1-3
①OD 间的距离为________cm.
②实图1-4是根据实验数据绘出的s -t 2
图线(s 为各计数点至同一起点的距离),斜率 表示________,其大小为________m/s 2
(保留三位有效数字).
实图1-4
解析 ①1 cm +1 mm×2.0=1.20 cm. ②加速度的一半,
12a = 2.8-0×10-2
0.06-0 m/s 2=0.467 m/s 2, 所以加速度大小a ≈0.933 m/s 2
.
答案 (1)①1.20 ②加速度的一半 0.933
5.一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,得到的照片如实图1-5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?________.求解方法是:____________________(不要求计算,但要说明过程).
实图1-5
解析 从图中读出5、6之间的距离为
37.5 cm -24.0 cm =13.5 cm,2、3之间的距离为 6.0 cm -1.5 cm =4.5 cm , 利用逐差法有x 56-x 23=3aT 2
, 求出a =3.0×10-2
m/s 2
; 位置4对应的速度为
v 4=x 352T =24.0-6.02
×10-2 m/s =9×10-2 m/s ;
欲求4的具体位置,
可以采用逐差法利用(x6-x4)-(x4-x2)=4aT2求解.
答案 3.0×10-2(2.8×10-2~3.1×10-2均可) 9×10-2能利用(x6-x4)-(x4-x2)=
4aT2可以求出位置4的具体位置(其他方法合理均可)
6.在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了O,A,B,C,D,E,F共7个计数点(图中每相邻两个记数点间还有四个打点计时器打下的点未画出),如实图1-6所示.打点计时器接的是50 Hz的低压交流电源.他将一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和记数点O对齐,从刻度尺上直接读取数据记录在表中.
实图1-6
示.
表中E
②试根据表格中数据和你求得的E点速度在右上方所给的坐标中,作出v-t图象,如实图
1-7.从图象中求得物体的加速度a=________m/s2(取两位有效数字)
实图1-7
解析 (1)根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即v E =DF
2T
,
OF -OD =DF =4.64 cm ,T =0.1 s ,v E =2.32×10-2m/s 加速度可根据图中数据求出图线
斜率.
答案 (1)①23.2×10-2
②0.42(0.40~0.44)