专题08 实验：研究匀变速直线运动 -2022年高三毕业班物理常考点归纳与变式演练

专题08 实验：研究匀变速直线运动 专题导航 目录 1、实验原理与操作、数据处理与误差分析 1 2、实验拓展与创新 1 3、考点拓展练习 8 常考点归纳 常考点1 实验原理与操作、数据处理与误差分析 【典例1】 某同学用图1所示的装置测定重力加速度：（电源频率为50Hz） （1）电火花打点计时器的工作电压为　 　V，打点周期是　 　s。 （2）打出的纸带如图2所示，实验时纸带的　 端应和重物相连接。（选填“左”或“右”） （3）纸带中间选取连续的几个点（A点至E点），测出它们到第一个点O点间的距离，由纸带上所给的数据可计算出实验时重锤的加速度为　 　m/s2（结果保留三位有效数字）。 （4）当地的重力加速度数值为9.8m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的实际值有差异的一个原因　 　　 　　 　　 　　。 【答案】（1）220，0.02；（2）左；（3）9.67；（4）纸带和重物下落时受到阻力作用。 【解析】（1）电火花计时器的工作电压为220V，电源频率为50Hz，则打点周期是0.02 s。 （2）纸带与重物相连的那端最先打点，故点的分布比较密集些，所以重物连接在纸带的左端； （3）由匀变速直线运动的推论：△x＝at2可知加速度为：a＝＝m/s2≈9.67m/s2。 （4）由于实验过程中重物受到空气阻力和限位孔与纸带间的摩擦阻力等作用，所求加速度的值偏小（当地的重力加速度数值为9.8m/s2），还可能有纸带上的数据读数有误差也会对实验结果造成影响。 【典例2】 某同学用如图甲所示装置测定重力加速度。 （1）打出的纸带如图乙所示，可以判断实验时重物连接在纸带的　 　（选填“左”或“右”）端。 （2）实验中电火花计时器所使用的电源频率为f，图乙中给出的是实验中获取的纸带的一部分，A、B、C、D是连续的计数点，每相邻两计数点间还有4个打点未标出，A、B、C、D点距O点的距离分别如图乙所示，电火花计时器打计数点“C”时小车的速度是　　 　　，加速度是　　 　　 　　。（均用f，x2，x3，x4表示） 【答案】（1）左 （2）， 【解析】 （1）因为重物下落过程做匀加速直线运动，所以相同的时间发生的位移越来越大，因此实验时重物连接在纸带的左端； （2）电火花计时器打计数点“C”时小车的速度为： ＝； 加速度为： ＝； 【技巧点拨】 一　实验原理与操作 1．匀变速直线运动的判断 (1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动． (2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v－t图象，若图象是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动． 2．由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度vn＝来计算． 3．利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法 根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度． 在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T. 4.实验操作中的注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (2)靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置． (3)两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带． (4)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地或小车与滑轮碰撞． (5)减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集． 二　数据处理与误差分析 1．处理数据时应注意的问题 (1)时间间隔： “相邻两个计数点间有4个点”或“每5个点取1个计数点”的含义：相邻计数点间的时间间隔为0.1 s. (2)单位换算：本实验长度测量数据一般是“厘米”，要换算成“米”． (3)有效数字：按有效数字的要求取计算结果． (4)准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧． 2．减小实验误差的措施 (1)纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差． (2)用作图法作出的v ­t图象各点并不会都在一条直线，为此在描点时最好用坐标纸在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点． (3)纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率． (4)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所