1、專題五勻變速直線運動的實驗知識精講知識結構圖內容考點關注點打點計時器的認識打點計時器的分類電磁式與電火化式的區別探究小車速度隨時間變化的規律速度與加速度的計算會用平均速度計算某點的速 度測重力加速度滴水法測加速度滴水的時間間隔二學法指導1通過練習使用打點計時器，學會正確、熟練地使用打點計時器2通過練習，學會運用圖像法處理實驗數據，探究小車在重物的牽引下速度隨時間變化的規律3伽利略對自由落體運動的研究，通過研讀教材及交流、討論、學習和體會伽利略的探究思想及科學推理在物理學研究中的作用三知識點貫通知識點1打點計時器的認識例題1.下列關于電火花計時器和電磁打點計時器的說法中，正確的是（） 電磁打點計

2、時器和電火花計時器都是使用交流電源 兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣 電火花計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙 電磁打點計時器打點的是電火花和墨粉A. B.C.D.【答案】A【解析】解決本題關鍵在于首先要掌握兩種打點計時器的工作原理，明確其結構以及使用方法等；兩種打點計時器都使用交流電源，只是工作電壓不同，電磁打點計時器工作電壓為6V以下，電火花計時器使用220V的交流電，故正確； 兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣，都等于交流電的頻率，故正確； 電火花計時器在紙帶上打點時是由火花放電針和墨粉盤，故錯誤； 電磁打點計時器打點的是靠振針和復寫紙，故錯誤；綜上所述，故 A正確

3、，BCD錯誤。例題2 .如圖所示是一位同學用手拉動紙帶通過電磁打點計時器打出的一條紙帶，在紙帶旁邊附著一把毫米刻度尺，電磁打點計時器每隔0.02s打一個點.根據紙帶上點的排列情況可判定，手拉動紙帶時，手的運動速度怎樣 變化 ;由 A到 C這段距離上手運動的平均速度為m/s，打 C 點時手拉動紙帶的速度約為 m/s.【答案】先增大后減小0.18m/s 0.39m/s【解析】紙帶在相等時間內的位移不是均勻的，可知手拉動紙帶做變速直線運動.根據位移的變化可知，速度應是先變大再變小的；A到C這段距離為：x=2.10cm=0.021m則平均速度為：-.根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均

4、速度得：C點的速度等于與 C左右相鄰的兩點間的平均速度，由圖可知，x=1.56cm ;貝9考點二探究小車的速度與時間的關系例題3某同學在做“測定勻變速直線運動的加速度”實驗時，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條（每兩點間還有 4個點沒有畫出來），標以0、1、2、3那么相鄰兩個計數點之間的時間間隔為T=s,各計數點與0計數點之間的距離依次為 xi= 3.00 cm、X2= 7.50 cm、X3= 13.50 cm,則物體通過1計數點的速 度 vi =m/s，運動的加速度 a =m/s2。【答案】0.1 0.375 1.5【解析】相鄰兩個計數點之間的時間間隔為T= 0.02 X 5s=0.1s

5、；物體通過1計數點的速度;因?x=1.5cm，則根據?x=aT2，解得運動的加速度-di3 m/j3 1-Sn/s1o例題4 .如圖所示是某同學研究勻變速直線運動規律時得到的一條紙帶（實驗中交流電源的頻率為50 Hz）,依照打點的先后順序取計數點為1、2、3、4、5、6、7,相鄰兩計數點間還有1個點未畫出，測得：xi= 1.42 cm,X2= 1.91 cm, X3= 2.40 cm, X4= 2.91 cm, X5= 3.43 cm, X6= 3.92 cm.（1） 兩個計數點間時間 T=s；（2） 打第1和3個計數點時紙帶的速度大小分別為V1 =m/s； V3=m/s（保留兩位有效數字）;

6、（3） 小車的加速度的表達式：a =（用題目中出現的字母表示），加速度大小a=m/s2（保留三位有效數字）【答案】0.04s；0.30;0.54;3.152 x 0.02 二 0.04s-2T【解析】（1）相鄰兩計數點間還有 1個點未畫出，所以兩個計數點間時間（2）打第3計數點時速度為:_ liiii =竺竺i X 10 Yfly = 0.42*衛議vri rii.a*打第2計數點時速度為：叭=2%= (2X 042- 0.54) 二 0.30由公式可得:（3）根據 x=aT2，運用逐差法得:代入數據解得：二。考點三伽利略對自由落體運動的研究 例題5 .伽利略為了研究自由落體運動的規律，將落體

7、實驗轉化為著名的斜面實驗，對于這個研究過程，下列說法正確的是（）A 斜面實驗中小球的加速度大小與小球質量有關B. 斜面實驗放大了重力的作用，便于測量小球運動的路程C. 通過對斜面實驗的觀察與計算，直接得到自由落體運動的規律D. 不直接做落體實驗是因為當時時間測量不夠精確【答案】D【解析】A、 斜面實驗中小球的加速度大小與斜面的傾角有關，與小球質量無關，故A錯誤；B、伽利略時代，沒有先進的測量手段和工具，為了 “沖淡”重力作用，采用斜面實驗，其實就是為了使物體下落時間長些，減小實驗誤差，故B錯誤；C、根據實驗結果，伽利略將實驗結論進行合理的外推，得到落體的運動規律，并非通過對斜面實驗的觀察與計算

8、，直接得到自由落體運動的規律，故C錯誤；D、伽利略時代，沒有先進的測量手段和工具，對時間的測量不夠精確，為了“沖淡”重力作用，采用斜面實驗，其實就是為了使物體下落時間長些，減小實驗誤差，故D正確；故選：D.例題6 .伽利略的斜面實驗反映了一個重要事實：如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略不計，小球一旦沿斜面A滾落，必將準確地終止于斜面 B上同它開始點相同高度處，絕不會更高一點，這說明，小球在運動過程中有一個“東西”是不變的，這個“東西”是A .彈力B.速度C.機械能D.加速度【答案】C【解析】因為在物體運動的過程中改變斜面的傾角不同物體受到的支持力不同但物體仍能達到相同的高度，故力不是守恒量，加速

9、度- ，斜面的傾角變化，故加速度也不是守恒量， AD錯誤；在物體運動過程中物體的速度隨時間發生變化，故速度不守恒，B錯誤；伽利略理想斜面實驗中如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，則在物體運動的過程只有重力做功，則物體的機械能守恒，故這個不變量應該是能量是動能和 勢能的總和，C正確.考點四：滴水法求重力加速度 例題7在暗室中用圖示裝置做 測定重力加速度”的實驗。實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。 具體實驗步驟如下： 在漏斗內盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴的落下。 用頻閃儀發出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調節頻閃儀的頻

10、率直到第一次看到一串仿佛固定不 動的水滴。 豎直放置的米尺測得各個水滴所對應的刻度。 采集數據進行處理。（1） 實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是：。（2） 實驗中觀察到水滴 固定不動”時的閃光頻率為30Hz，某同學讀出其中比較圓的水滴到第一個水滴的距離如圖，根據數據測得當地重力加速度9=觀/止；第8個水滴此時的速度山叭 （結果都保留三位有效數字）。（3） 該實驗存在的系統誤差可能有（答出一條即可）：。34 4843.67里位：cm2 3 4567891013-髭【答案】（1）頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率（2）9.722.27（ 3）存在空氣阻力（或水滴滴落

11、的頻率變化）【解析】（1）頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，每次燈亮都會發現水滴在同一個位置，仿佛一串固定不動的水流。 (2)水滴滴落后做自由落體運動，滿足規律上， 2 。根據-：對后四段位移應用逐差法得:g邑占9.72m/s。根據v2 v知，第八個水滴的速度為：v三亓2.27m/s。(3)水滴會受到相對較大的空氣阻力，實際上水滴滴落的運動不是嚴格意義上的自由落體運動，所以通過實驗數據計算得到的加速度也就不是嚴格等于當地重力加速度，因此有系統誤差。另外，如果水滴滴落的頻率不一致，那么水滴與水滴之間的時間間隔就不相等，上述計算過程中應用的逐 差法公式也不嚴格成立，因此會存在系統誤差。例題8學生課外

12、實驗小組使用如圖所示的實驗裝置測量重力加速度大小。實驗時，他們先測量分液漏斗下端到水桶底部的距離 s；然后使漏斗中的水一滴一滴地下落，調整閥門使水滴落到桶底發出聲音的同時，下一滴水剛好從漏斗的下端滴落；用秒表測量第個水滴從漏斗的下端滴落至第n個水滴落到桶底所用的時間t。漏斗，L，水桶(1)重力加速度大小可表示為g=(用s、n、t表示)；(2)如果某次實驗中，s=0.90m，n=30，t=13.0s.則測得的重力加速度大小g=(保留2位有效數字)(3 )寫出一條能提高測量結果準確程度的建議:【答案】學 9.6適當增大“ n”或多次測量取平均值”【解析】(1)根據自由落體運動的位移與時間關系hgT

13、2，則由g2hT?，而 Tt一，解得n2n2s(2 )將s 0.90m, n 30, t 13.0s，代入數據，解得g 9.6m /s2n ”或多次測量取平均值(3)根據公式g 弩，要想提高測量結果的準確度，可適當增大“t考點五：測速度的幾種方法例題9 .光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時 間記錄下來。圖乙中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個 光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有

14、一鉛錘。實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑 下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為ti和t2。用儀器測量出滑塊的寬度為 d。滑塊通過光電門1時的速度vi= （用現有字母表示），要使瞬時速度的測量值更接近真實值，可將滑塊的寬度d_（選填“減小”或“增大”）一些。若還已知滑塊從1到2的時間為t，則該過程的加速度 a=（用現有字母表示）£ d光電門甲【答案】d/t1減小-【解析】由于擋光條寬度較小，所以用滑塊通過光電門的平均速度代替瞬時速度，即滑塊通過光電門1時的速度：'；JT r =-由公式可知，當距離越小，平均速度越接近瞬時速度，要使瞬時速度的測量值更接近真實值，可將

15、滑塊d的寬度d減小；滑塊通過光電門2時的速度：'應咗孔=由加速度公式。例題10 .物體下落時總是要受到空氣的阻力作用，且在物體速率較小時，可認為阻力與速率大小成正比, 即，其中一叫做空氣阻力系數電賞ttlf El某實驗小組想通過實驗粗略測定空氣阻力系數，他們從資料上査得：質量為m的物體從：時刻開始由靜止下落，經過時間t速度變為v,若重力加速度為 g，則空氣阻力系數用圖中所示裝罝進行實驗，將小球吸在電磁鐵上，光電門始計時完成以下實驗步驟：A靠近電磁鐵，以使小球剛下落光電計時器即開用游標卡尺測小球直徑，如圖乙所示，則小球直徑用天平測得小球質量盤-gib甩.電磁鐵斷電釋放小球，測出小球由靜止

16、下落到光電門B所用時間-；關閉光電門A，重新釋放小球，測出小球通過光電門 B的擋光時間(4) 重復步驟(3)三次，測得的數據記錄在下表中j J I 11 1 LI.1J l L L L M 11_ 丄上丄 U L 1T IlliTrTi|ri|in1 WTT乙實驗次數時間f./ms時間f2/ms1367 J92402367.862.40336778240平均值367.812401 riO.98 = (1.02n 9 8 血：'？1 s = 10s ms(5) 處理數據得空氣阻力系數計算過程中，取，重力加速度'-，結果均保留兩位小數小球經過光電門B時速度大小中計算時，時間'

17、;=ms;空氣阻力系數【答案】0.845;3.52;367.81; 一： ：廣；【解析】(1 )游標卡尺的主尺刻度為0.8cm ,游標尺刻度為9 x 0.005cm=0.045cm，所以小球的直徑為0.B4SX11 T(2)通過光電門 B的速度:0.8cm+0.045cm=0.845cm ；mfsk=-71a(-)=3.52m/s ;帶入公式' 中計算時，時間 tI.B2指的是從開始下落到光電門B所用的時間，所以t=367.81ms ;代入公式得k=5.4X1 口 $Jilt”=4.57X10 -4kg/s。四易錯點分析易錯點1對計數點間的時間間隔不理解而致錯例題11某同學用手水平地拉

18、動紙帶通過打點計時器后，紙帶上留下的點跡中有5個連續清晰的點，所用電源頻率為50Hz，測出從第1個點到第5個點的距離為20cm,貝9()A:紙帶運動的平均速度為2.0m/ sB:紙帶運動的平均速度為2.5m/sC:紙帶運動的平均速度為200 m/ sD:紙帶運動的平均速度為250 m / s【答案】B【解析】從打第1個點到打第5個點的時間間隔為t0.02 4s 0.08sv20 100.02 42-m /s 2.50m /s ,5個點取1個計數點,其相鄰計數點間的時間間隔都為故B項正確.通常說每隔4個點取1個計數點和每5 0.02s 0.1s.誤區警示”，都表示打下兩相鄰計數點的時通常題目中表

19、述 兩計數點間還有4個點未標出”與 每5個點取1個計數點間間隔為0.1s.打點計時器連續打5個點經歷的時間為 0.08s，而不是0.1s.易錯點2 :將打點紙帶上的計時點與計數點相混淆例題12利用打點計時器研究小車運動的實驗中，如圖所示，給出了該次實驗中從 0點開始每打5個點取一個計數點的紙帶，其中0,1,2,3,4,5,6都為計數點測9得x11.40cm , x21.90cm ,x32.38cm ,x42.88cm , x 3.39cm ,x63.87cm(結果保留兩位有效數字)(1)在計時器打出3、4、5點時,小車的速度分別為v3 m / s v4 m / s v5 m/s2(2)小車的加速度 a m/s【答案】(1)根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度/曰X3 X40.0238 0.0288得:v33 2T2 0.10.26m/s V52TX5 X62T0.0288 0.03390.31m/ s0.20.0339 0.03870.20.36m/s(2)0.32根據勻變速直線運動的推論公式s aT2可以求出加速度的大小2得:s4 q 3a1T2s5 s 3a?T2s6 昂 3玄3丁為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得:a 1 a1 a2 a3即小車運動的加速度計算表達式為X6 X5 X4 X3 X29T2X1計算得出:a 0.5