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研究物体匀变速直线运动实验装置

 发布时间：2023-07-13 22:28:30

① 甲、乙两同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，（1）甲同学实验装置如

①先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车，最后打点并选择纸带进行数据处理；
故答案为：EDBCA；
②打点计时器的工作频率为50HZ，每隔0.02s打一次电，每相卖旦邻两点之间还有4个记录点未画出，共5个0.02s，故T=0.1s；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小．
vA=

x0B
2T
=
0.0674
0.2
=0.34m/s
③设0到A之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：x3-x1=2a1T2
x4-x2=2a2T2
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值
得：a=
1
2
（a1+a2）
即小车运动的加速度计算表达式为：a=
XBD?XOB
4T2
=
0.1505?0.0674?0.0674
4×(0.1)2
m/s2=0.39m/s2
④当电源频率低于低于50Hz时，实际打点周期将变大，根据运动学公式△x=at2得：真实的加速度值就会偏小，
所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是岁歼偏大．
（2）由图象及题意可知，物体做初速度中雀扰为零的匀变速直线运动，
则x=
1
2
at2，
所以x-t2图象的斜率k=
1
2
a，
由图象可知，k=
△x
△t2
≈0.47m/s2，
故答案为：（1）①EDBCA
②0.34
③0.39
④偏大
（2）
1
2
a，0.47．

② 某同学研究匀变速直线运动的规律时，实验装置如图：其中A为砂桶和砂，B为定滑轮，C为小车，D为纸带，E为

（1）由实验装置图象可知，打点计时器用的必须是交流电，图中用的是专直流电，所以属采用的电源不对，
（2）小车释放的位置应该靠近计时器，以便测量更多的数据来减小误差．
（3）匀变速直线运动相邻的相等时间内的位移之差是个定值，则x34-x12=2（x12-x01），
解得：x34=2×（6.11-3.00）+6.11=12.33cm
故选：乙
（4）1点瞬时速度等于02段的平均速度，故：
v1＝

x02
2T
＝
0.03+0.0611
0.2
＝0.456m/s
（5）根据推论公式△x=aT2，有：
a=
△x
T2
＝
0.0611?0.03
0.01
＝3.11m/s2
故答案为：（1）打点计时器应接交流电源；（2）小车释放的位置应该靠近计时器；（3）乙；（4）0.456；（5）3.11．

③ 做探究匀变速直线运动的实验需要哪些器材 像打点计时器,纸带之类的,最好全一点.

打点计时器、纸带、刻度尺、水平台、光滑些的长木板,定滑轮、细线、钩码.

④ 研究小车匀变速直线运动的实验装置如图（a）所示，其中斜面倾角可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带

（来1）DCBA（2）0.1（3）

⑤ 某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量m=50g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤

（1）①实验操作：先接通电源，然后释放纸带，让重锤自由落下，再关闭电源．
②根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，有：
x6-x3=3a1（2T）2…①
x5-x2=3a2（2T）2…②
x4-x1=3a3（2T）2…③
a=

a1+a2+a3
3
…④
联立①②③④解得：a=
(x6+x5+x4)?(x3+x2+x1)
36T2
；
代入数据解得：a=9.60m/s2．
（2）根据实验原理可知，造成该实验误差的主要原因是物体下落过程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空气阻力，二是纸带和限位孔之间的摩擦．
故答案为：（1）接通电源，关闭电源，
(x6+x5+x4)?(x3+x2+x1)
36T2
；9.60，（2）物体下落过程中存在摩擦阻力

⑥ 研究小车匀变速直线运动的实验装置如图1所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz，纸带上

（1）在实验过程中应先固定打点计时器，再放置小车，然后打开电源，最后释放小车回，所以正确的顺序是答DCBA．
（2）每隔4点或每5个点取一个计数点时，相临计数点的时间间隔均为0.1s．
（3）匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，
v1=

0.0339+0.0377
2×0.1
=0.36m/s，
v3=
0.0415+0.0453
2×0.1
=0.43m/s，
（4）根据加速度定义得：
a=
△v
△t
=0.35m/s2．
故答案为：（1）DCBA
（2）0.1
（3）0.36，0.43，（4）0.35

⑦ 如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。

（1）3；（2）

⑧ 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带

（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及内开关外，在容下列的器材中，必须使用的有电压合适的50Hz交流电源给打点计时器供电，需要用刻度尺测量计数点之间的距离处理数据，故选：AD
（2）根据匀变速直线运动的推论相邻的相等时间内的位移之差是个定值得：
s3-s2=s2-s1
解得：s3+s1=2s2
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：
vc＝

s2+s3
2T
=
s2+s3
10t

故答案为：
（1）AD；（2）s3+s1=2s2；
s2+s3
10t

⑨ 如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．

（1）设滑轮两侧物体运动的加速度大小为a，绳的张力为T，B下落距离h用时为t1；自由内下落距离容h用时为t2．根据牛顿第二定律，研究A有：
T-Mg=Ma
研究BC有：
Mg+

Mg
4
?T＝(M+
M
4
)a
根据运动学公式：h＝
1
2
at12h＝
1
2
gt22
代入数据联立解得：
t1
t2
＝
3
1

（2）设物体C的质量为m，根据牛顿第二定律研究A有：
T-Mg=Ma
研究BC有：
Mg+mg-T=（M+m）a
令T≤1.2Mg，解得：m≤0.5M
答：（1）若物体C的质量为
M
4
，物体B从静止开始下落一段距离的时间与自由落体下落同样的距离所用时间的比值为3：1．
（2）如果连接AB的轻绳能承受的最大拉力为1.2Mg，那么对物体C的质量为m≤0.5M．

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