高中物理必修一纸带问题分析巩固练习

纸带问题分析【学习目标】1．知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理2．学会使用打点计时器3．会用打出的纸带求加速度、瞬时速度4．能通过纸带上点的位置关系分析物体运动【要点梳理】要点一、电磁打点计时器与电火花计时器的构造和工作原理要点诠释：1.电磁打点计时器及电火花计时器的构造电磁打点计时器及电火花计时器的构造分别如图甲、乙所示．2.电磁打点计时器的原理电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器，它的工作原理可以用图甲、乙来说明．当线圈中通入的交流电为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永久磁铁使簧片受到一个向下的力；当交流电转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为S极，永久磁铁使簧片受到一个向上的力．随着交变电流方向的周期性变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起来．位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点．如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带上打出了一系列的点．交流电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔是0.02s．3.电火花计时器的工作原理电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器．使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹．当电源频率是50Hz时，也是每隔0.02s打一次点．4.电磁打点计时器与电火花计时器的比较①两种计时器使用的都是交流电源；当电源的频率为50Hz时，都是每隔0.02s打一个点．②电磁打点计时器使用4～6V交流电，电火花打点计时器工作电压是220V交流电．③无论是使用电磁打点计时器还是使用电火花计时器，打出的纸带上的点，都记录了纸带运动的时间．如果纸带是跟物体连接在一起的，纸带上的点就相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究点之间的距离，就可以了解在不同时间里物体发生的位移、速度的大小和变化情况．④电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力比较小，实验误差较小．5.使用打点计时器的注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸下穿过．将计时器接入50Hz交流电源，从交流4V开始，观察振片振动情况，若振片振幅较小，再升高电压至6V；对电火花计时器，应将墨粉纸盘套在纸盘轴上，两条纸带要对齐穿过限位孔，墨粉纸盘夹在中间，使用220V交流电源．②开启打点计时器，待1～2s再拖动纸带打出点，观察点迹是否清晰，打完纸带后，立即关闭电源．③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正时大致从以下方面注意：电源电压较低情况下，可适当提高(对电火花计时器这种情况较少)；调整复写纸位置或更换复写纸(或墨粉纸盘)；调整打点计时器．④调整打点计时器．如果打不出点，首先要检查压纸框的位置是否升高，阻碍了振片上的振针打不到纸带上，若是，可将压纸框向下压，恢复到原来的位置．这种情况一般是由于操作不当引起的．另外也可能是振片没有工作，在共振情况下，此时可松动固定振片的螺丝，适当调节振片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作．如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直到打出点为止．若振针向下调节过长，则打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细．⑤如果将打点计时器错接在学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出单向脉冲电流，频率为100Hz，会导致数据处理时错误．⑥使用电火花计时器时，若用一条纸带要将纸带压在墨粉纸盘下，打完一条纸带后要将墨粉纸盘转一角度再打另一纸带，否则会只用纸盘的某一位置，打出的点迹颜色较淡；若使用双纸带，将墨粉纸盘夹在中间，拖动时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉纸盘会随纸带转动，电火花将墨粉纸盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，点迹颜色较重，而上面的纸带没有点迹，可重复使用，但用两条纸带时摩擦阻力较大．不管用哪种方法，打完纸带后都应立即关闭电源．要点二、实验原理和步骤、注意事项要点诠释：1.实验目的①进一步练习打点计器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．②利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律．2.实验器材附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源． 3.实验原理把纸带跟运动物体连接在一起，并穿过打点计时器，这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况．4.实验步骤①把附有滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示．②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码．放手后，看小车能否在木板上平衡地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在车的后面．③使小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，再按同样的方法(不改变钩码个数)打出两条纸带．从这三条纸带中选用一条最清晰的，记录为纸带Ⅰ．④增加一个钩码，按上述方法打出纸带Ⅱ．⑤在打纸带I 时的基础上减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带Ⅲ．⑥整理器材． 5.注意事项(1) 平行：纸带和细绳要和木板平行．(2) 一先一后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带．(3) 防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．(4) 减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.(5)弄清间隔：要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T ＝0.02×5s ＝0.1s ．(6)仔细描点：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． 要点三、实验数据的处理 要点诠释：1. 纸带上点的意义①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况． ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔． 2.纸带的选取从三条纸带上选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点．为计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间间隔，即T ＝0.1s ． 3.采集数据的方法如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个计数点到计时零点的距离x 1、x 2、x 3、x 4…然后再计算出相邻的两个计数点的距离．11x x V ＝，221x x x -V ＝，332x x x -V ＝，445x x x -V ＝，554x x x -V ＝．4. 根据纸带分析物体的运动情况并计算速度(1)根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度①在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小． ②根据xv t∆=∆，求出任意两点间的平均速度，这里△x 可以用直尺测量出两点间的距离，△x 为两点间的时间间隔数与0.02s 的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度． (2)粗略计算瞬时速度某点E 的瞬时速度可以粗略地由包含E 点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示，DG F v v =或DF E v v =．【说明】在粗略计算E 点的瞬时速度时，可利用xv t∆=∆公式来求解，但需注意的是，如果取离E 点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E 点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点．各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即1212x x v t ∆+∆=∆，2322x x v t∆+∆=∆…(△t 为相邻两个计数点之间的时间间隔)将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中：计数点位置编号n 0 1 2 3 4 5 6时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6相邻两计数点间的距离s/m对应计数点的速度v/(m ·s －1) ①如何由实验数据得出v-t 图象有了原始实验数据，如何更好地确定运动规律呢?最好的方法是作v-t 图象，具体的运动规律便能直接显现．根据表格中的v 、t 数据，在直角坐标系中仔细描点．作一条直线，使同一次实验得到的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，这条直线就是本次实验的v-t 图象，它是一条倾斜的直线，如图所示．②如何由实验得出的v-t 图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律可以从两条途径进行：一是通过直接分析图象(如图所示)的特点得到．小车运动的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值△t ，速度也会增加相同的值△v ．也就可得出结论：小车的速度随时间均匀增加(或变化)．二是通过图象写出函数关系式进一步得到结论，既然小车的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么v 随t 变化的函数关系式为v ＝kt+b ，显然v 与t 成“线性关系”小车的速度随时间均匀增加(或变化)． 6.由纸带求加速度的方法由图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5…所对应的速度分别是v 1、v 2、v 3、v 4、v 5…T 为计数点间的时间间隔．211v v a T -=，322v v a T -=，433v v a T -=，…，1n n n v v a T +-=． 求加速度的平均值122132111()()()++++⋅⋅⋅+-+-+⋅⋅⋅+--===n n n n a a a v v v v v v v v a n nT T从结果看，真正参与运算的只有v 1和v n+1，中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用． 方法二：逐差法求 41123∆-∆=x x a T ，52223∆-∆=x x a T ，63323∆-∆=x x a T ，则 1234561232()()39++∆+∆+∆-∆+∆+∆==a a a x x x x x x a T 这样可使各点的瞬时速度都参与了运算，可减小误差．比较两种方法，“方法二”比“方法一”好，一般不用方法一．方法三：由图象求加速度由多组数据描绘出v-t 图象，v-t 图象的直线斜率即为物体运动的加速度． 三种方法中，最准确，科学的是方法三，不过较繁一点． 要点四、一些利用现代技术测速度的方法除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量： (1)借助传感器用计算机测速度如图所示是一种运动传感器的原理图，这个系统由A 、B 两个小盒子组成．将红外线、超声波发射器A 盒固定在小车上，接收传感器B 盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A 等高．小车上A 盒发射器对着接收器B ，并处在同一直线上．将接收传感器B 探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系．将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化．根据小车的两个位置变化可求得△x ，两位置的时间差为△t ，则小车速度x v t∆=∆．(2)利用光电门测瞬时速度实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A 管发出光线，B 管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间．这段时问就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度△x 和测出的时间△t ，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度x v t ∆⎛⎫= ⎪∆⎝⎭．由于遮光板的宽度△x 很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度．(3)利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法．在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s 闪光一次，即每秒闪光10次．当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置．通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．如图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s ，这样便记录了物体运动的时间．而物体运动的位移则可以用尺子量出．与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器打出的点迹．因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息．至于求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．【典型例题】类型一、对实验操作步骤的考查例1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________A ．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B ．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C ．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D ．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E ．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F ．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G ．根据公式()2141()/3a s s T ＝－，()2252()/3a s s T＝－，()2363()/3a s s T ＝－及123()/3a a a a ＝＋＋求出a【思路点拨】本题考查实验的具体步骤，回顾自己做实验的过程和具体环节即可。

纸带问题分析(基础篇)一、选择题：1．当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源在纸带上打出一系列点迹．下列关于纸带上点迹的说法中，正确的是( )A ．点迹越密集，说明物体运动越快B ．点迹越密集，说明物体运动越慢C ．点迹越密集，说明振针打点越快D ．点迹越密集，说明振针打点越慢2．如图所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动( )3．有一身高为H 的田径运动员正在进行100m 国际比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门(曝光时间)是1s 60．得到照片后测得照片中人的高度为h ，胸前号码布上模糊部分的宽度是△L，由以上数据可以知道运动员的( )A ．100 m 成绩B ．冲线速度C ．100m 内的平均速度D ．100m 比赛过程中发生的位移大小4．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是( ) A ．长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低 B ．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C ．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D ．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动5．在实验中，下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是( ) A ．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s B ．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s C ．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s D ．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10s6．在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列措施中哪些是有益的( )A ．使小车运动的加速度尽量小一些B ．适当增加挂在细绳下的钩码的个数C ．在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算D ．舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算7．在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是( )A ．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B ．使小车运动的加速度尽量小些C ．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D ．适当增加挂在细绳下钩码的个数二、填空题：1．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G 、H 、…)________A ．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B ．将打点计时器固定在平板上，并接好电路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 ．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F ．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后写出合理的步骤顺序_____________． 2、下图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________(选填“速度减小”或“速度增大”)．若所用电源的频率为50 Hz ，从打下A 点到打下B 点共14个点迹，历时________s.3、在“研究自由落体运动”的实验中，如果打点计时器打出的纸带前面的几个点不清晰，只得到如图所示从A 点至E 点这一点迹的纸带。

课后巩固作业时间：45分钟一、单项选择题1．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是()①时间间隔②位移③加速度④平均速度A．①②B．②③C．③④D．①④2．某同学使用电磁打点计时器，接通电源，拉动纸带，但纸带上打出的点间距不相等，这可能是因为()A．电源频率太高B．错用了直流电源C．电源电压太低D．拉纸带时没有保持匀速3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是()A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读C．作v－t图象时，所描曲线必须经过每一个点D．在数据处理时，常用公式法和图象法4．如图所示是同一打点计时器打出的4条纸带，哪条纸带的加速度最大()5．在探究“小车随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表所示：A ．根据任意两计数点的速度，用公式a ＝Δv Δt算出加速度 B ．根据实验数据画出v －t 图象，量出其倾角α，由公式a ＝tan α求出加速度C ．根据实验数据画出v －t 图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a ＝Δv Δt算出加速度 D ．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度二、多项选择题6．用打点计时器时应注意( )A ．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面B ．应先接电源，再拉动纸带C．拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行D．使用电磁打点计时器和电火花计时器都应将计时器先固定在桌子上7.关于纸带上打点间隔的分析，下列说法正确的是()A．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做加速运动B．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做减速运动C．纸带上点间间隔相等，表示纸带是匀速运动的D．纸带上点间间隔相等，表示纸带是变速运动的8．采用下列哪些措施，有利于减小纸带受到的摩擦而产生的误差()A．改用直流6 V电源B．电源电压越低越好C．使用平整不卷曲的纸带D．使物体的运动方向与纸带在一条直线上答案1．A数出点数N，可知时间间隔为0.02 (N－1)s，用毫米刻度尺测出点间距即为位移大小，要通过计算才能知道平均速度和加速度，A项对．2．D打点计时器能打点说明它能正常工作，故其属正常使用．间距不相等，说明拉动时不是匀速的．3．C可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，但相隔四个点时计数点间的时间间隔为0.1 s，计算时更方便，A项对；使用刻度尺测长度时，要进行估读，B项对；作v－t图象时，应使尽量多的点在同一条直线上，离线较远的点大胆舍弃，C项错；数据处理可选择公式法和图象法中的某一方法，D项对．4．A4条纸带的时间间隔相等，其中C、D两条纸带上的点间隔均匀，表明它们是做匀速直线运动，可看做加速度为0.A、B两条纸带上的点间隔在不断增大，且A条纸带上的点相邻两间距之差较大，故纸带A的加速度最大．5．C方法A、D偶然误差较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图象，才可充分利用各次测量数据，减小偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据可以画出倾角不同的许多图象，方法B是错误的，正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝ΔvΔt算出加速度，即方法C正确．6．BCD在使用电磁打点计时器时，是把轴上的复写纸片压在纸带的上面，而电火花计时器，是把墨粉纸盘套在纸盘轴上，并把墨粉纸盘放在纸带的上面，选项A错误；先接电源，再拉动纸带，这样可以保证让尽可能多的点打在纸带上，能较好地控制实验进行，选项B正确；拉动纸带的方向与限位孔平行，能减小纸带与限位孔之间的摩擦，选项C正确；为了防止实验过程中计时器的移动，实验前都要先把计时器固定在桌子上，选项D正确．7．BC纸带上点间间隔相等，由v＝ΔxΔt知纸带运动是匀速的，若沿点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，即Δx变小而时间Δt 不变，说明纸带在做减速运动．8．CD纸带受到的摩擦主要指纸带与振针、限位孔之间的摩擦，打点计时器必须使用交流电，故A项错．电源电压低可减小摩擦，若过低打出的点会很不清晰，故B项亦错．使用平整不卷曲的纸带且使纸带与物体的运动方向一致，可减小纸带与限位孔等之间的摩擦，故C、D两项都对．———————————————————————————三、非选择题9．在研究小车速度随时间变化关系的实验中，让小车在橡皮筋的作用下从静止弹出，打点计时器在与小车连接的纸带上打出一系列的点．从纸带上的A点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示．已知打点计时器电源的频率为50 Hz，通过分析纸带数据可判断：(1)小车速度的变化情况是________，小车运动的最大速度在________两个相邻的计数点之间(填表示计数点的字母)．(2)小车做匀变速运动时的加速度的数值是a＝________m/s2.(保留三位有效数字)10．如图甲是某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时获得的一条纸带．(1)打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，F点由于不清晰而未画出. 试根据图中提供的数据，推算出对应F点的速度v F＝________m/s(计算结果保留两位有效数字)．(2)图乙是该同学根据纸带上的数据，作出的v－t图象．根据图象，t＝0时的速度v0＝____m/s，加速度a＝________m/s2(计算结果保留两位有效数字)．11．如图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球像的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间．小球运动的位移可以用刻度尺测量．(1)试作出小球滚下过程的v－t图象；(2)求出小球滚下过程的加速度．12.做变速运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50 Hz.由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按如图所示，每一段纸带的一端与x轴相重合．左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中．(1)本实验中运动的小车，相邻相等时间内位移存在某种关系，请你仔细研究图象，找出这一关系；(2)设Δt＝0.1 s，请画出小车的v－t图象；(3)根据图象求出其加速度．答案9.(1)先增大后减小EF(2)3.00解析：(1)由纸带间距先增大后减小可知，小车速度先增大后减小；间距最大的点之间出现小车的最大速度，故应该是EF之间．(2)A到F 受橡皮筋作用小车做变加速运动，F 到J 小车做匀变速运动，由逐差法可得，a ＝(10.60＋7.60－4.60－1.60)×10－24×(0.1)2m /s 2＝3.00 m /s 2. 10．(1)0.70 (2)0.20 5.0解析：(1)v F ＝x EG 2T，其中T ＝0.02 s ，代入可解得v F ＝0.70 m /s . (2)v －t 图象与纵轴的交点为t ＝0时的速度v 0＝0.20 m /s ，加速度a ＝Δv Δt ＝0.70－0.2010×10－2 m /s 2＝5.0 m /s 2. 11．(1)见解析图 (2)3.5 m /s 2解析：(1)利用图中给出的数据，可以求得各段的平均速度．设开始时的位置为0，依次为位置1、2、3……时间间隔为0.1 s ，平均速度可以表示瞬时速度v 1＝v 02＝16.0×10－20.2m /s ＝0.80 m /s ， v 2＝v 13＝(30.0－7.0)×10－20.2m /s ＝1.15 m /s ，v 3＝v 24＝(46.0－16.0)×10－20.2m /s ＝1.50 m /s ，v 4＝v 35＝(67.0－30.0)×10－20.2m /s ＝1.85 m /s ，由以上数据作出v －t 图象如图所示．(2)在v －t 图象上取相距较远的两点v 1＝0.80 m /s ，t 1＝0.1 s ，v 4＝1.85 m /s ，t 4＝0.4 s ，则a ＝Δv Δt ＝v 4－v 1t 4－t 1＝1.85－0.800.4－0.1m /s 2＝3.5 m /s 2，故小球的加速度为3.5 m /s 2.12．(1)在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间内的位移之差都是相等的(2)如解析图所示 (3)0.80 m /s 2解析：(1)横坐标中的1、2、3、4、5、6分别表示连续相等时间T ＝0.1 s 内的6段纸带，而纵坐标表示这6段纸带的位移大小，分别设为x 1、x 2……x 6.仔细观察可得：x 2－x 1＝8 mm ，x 3－x 2＝7 mm ，x 4－x 3＝8 mm ，x 5－x 4＝8 mm ，x 6－x 5＝8 mm .可见在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间内的位移之差都是相等的．(2)设想将这6段纸带连接起来，并将每段纸带的上端作为计数点的位置，分别叫A 、B 、C 、D 、E 、F ，则：A 点的速度v A ＝22.5＋30.52×0.1mm /s ＝265 mm /s ＝0.265 m /s .同理可求得v B＝0.340 m/s，v C＝0.415 m/s，v D＝0.495 m/s，v E ＝0.575 m/s.在v－t图中描出B、C、D、E各点，拟合得到直线，如图所示．(3)由图可知，其加速度等于直线的斜率，为0.80 m/s2.。

纸带问题分析(基础篇)一、选择题：1．当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源在纸带上打出一系列点迹．下列关于纸带上点迹的说法中，正确的是( )A．点迹越密集，说明物体运动越快 B．点迹越密集，说明物体运动越慢C．点迹越密集，说明振针打点越快 D．点迹越密集，说明振针打点越慢2．如图所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动( )3．有一身高为H的田径运动员正在进行100m国际比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门(曝光时间)是1s60．得到照片后测得照片中人的高度为h，胸前号码布上模糊部分的宽度是△L，由以上数据可以知道运动员的( )A．100 m成绩 B．冲线速度 C．100m内的平均速度 D．100m比赛过程中发生的位移大小4．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是( )A．长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低B．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动5．在实验中，下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是( )A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10sB．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08sC．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08sD．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10s6．在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列措施中哪些是有益的( )A．使小车运动的加速度尽量小一些B．适当增加挂在细绳下的钩码的个数C．在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算D．舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算7．在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是( )A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数二、填空题：1．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H、…)________A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路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．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．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后写出合理的步骤顺序_____________．2、下图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________(选填“速度减小”或“速度增大”)．若所用电源的频率为50 Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时________s.3、在“研究自由落体运动”的实验中，如果打点计时器打出的纸带前面的几个点不清晰，只得到如图所示从A点至E点这一点迹的纸带。

打点计时器是一种精度较高而构造又比较简单的计时仪器，它能测量微小时间的间隔，是一种使用交流电源的纸带记录式的计时仪器，下面结合例题来学习一下打点计时器的有关问题.一、考查实验的基础知识例 1 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹.下列关于纸带上点迹的说法中正确的是（ ）A .点迹记录了物体运动的时间B .点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C .纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D .纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况解析 打点计时器每隔一定的时间（当电源频率为50Hz 时，打点的时间间隔为0.02s ）打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状.正确选项为ABD .二、考查实验的数据处理能力例2 某次打点计时器在纸带上依次打出A 、B 、C 、D 、E 、F 等一系列的点，测得距离AB =11.0mm ，AC =26.5mm ，AD =40.0mm ，AE =48.1mm ，AF =62.5mm .通过计算说明在打A 、F 点的时间间隔内，纸带是否做匀速直线运动.如果是，则求出速度；如果不是，则求平均速度.（已知打点时间间隔为0.02s ）解析 AB =11.0mm ，BC =A C －AB=15.5mm ，CD =AD －AC =13.5mm ，DE=AE －AD =8.1mm ，EF=AF －AE =14.4mm ，各段距离不等，说明在打A 、F 点的时间间隔内，纸带不是做匀速直线运动.平均速度为502.0105.623⨯⨯==-t AF v m/s=0.625m/s .例3 如图1为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s 打一个点，图中O 点为第一个点，A 、B 、C 、D 为每隔两点选定的计数点.根据图中标出的数据，求打A 、D 点时间内纸带的平均速度有多大？打B 点时刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你能算出打O 、D 点时间内纸带的平均速度吗？为什么？解析 AD 段的平均速度 43.2515.500.0233AD AD AD v t -==⨯⨯cm/s=145.67cm/s 当时间间隔很短时，可以用平均速度代替瞬时速度 故B 点的瞬时速度32.5015.500.0223B AC AC v t -==⨯⨯cm/s=141.67cm/s . 因为不知道O 、D 间有多少个点，也就不知道OD 段的时间间隔，所以无法算出OD 段的平均速度.例4 用50Hz 交流电接在电火花计时器上,测定小车的运动情况.某实验得到的一条纸带如图所示,从某一清晰的点算起,每5个点取1个计数点,分别标为0、1、2、3…，量得0与1图1间的距离为x 1=30mm,2与3间的距离为x 2=48mm ，则小车在0与1间的平均速度为v 1=___________m/s,2与3之间的平均速度为v 2=__________m/s 。

课后巩固作业时间：45分钟一、单项选择题1．在“用打点计时器测速度”的实验中，根据打出点的纸带判断运动是匀速直线运动还是变速直线运动时()A．应通过测量纸带表示的运动的全路程来判断B．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断C．必须通过计算全程的平均速度来判断D．可以通过测量每相邻两点间的距离，看是否都相等来判断2．质点做直线运动的v－t图象如图所示，表示质点做匀速直线运动的是()3．关于打点计时器的使用，下列说法正确的是()A．电磁打点计时器使用的是 6 V以下的直流电源B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小4．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，判断哪条纸带表示物体做匀速运动()5．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是()A.AGΔｔ1＝v D，Δｔ1＝0.14 sB.BEΔｔ2＝v D，Δｔ2＝0.06 sC.CEΔｔ3＝v D，Δｔ3＝0.1 sD.CEΔｔ4＝v D，Δｔ4＝0.04 s二、多项选择题6．当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列说法中正确的是()A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的形状D．点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况7.在使用打点计时器前应检查()A．所用电源是否符合要求B．纸带是否平整C．打点周期的等时性是否良好D．振针打点轻重是否合适8．如图所示为某次实验中打出的一条纸带，图中O为小车运动的起始点，O点到A点之间点迹密集且有部分点不清晰．A、B、C、D、E、F、G为所选取的计数点，相邻两个计数点之间有4个点未画出，电源频率为50 Hz，用毫米刻度尺测量．可得()A．从O点到F点运动的时间为6×0.1 sB．从O点到F点运动的时间为6×0.02 sC．从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF5×0.1 s＝x AF0.5 sD．通过测量x OG的长度，可知小车从O到G的位移大小答案1．D判断是否为匀速直线运动，就是比较在任意相等时间内通过的位移是否相等(在实验误差允许范围内)，若相等则是匀速直线运动，若不相等则不是匀速直线运动，选项D中，相邻两点间的时间相等，因此D正确；不必测量全路程，A错误；也没必要计算全程的平均速度或任意两点间的平均速度，B、C错误．2．A匀速直线运动的速度大小、方向都不变，A对，B、C、D都错．3．C电磁打点计时器使用交流电源，A项错；使用打点计时器时应先接通电源，后让物体运动，B项错；打点的时间间隔T＝1 f ，f是电源频率，与电源的电压高低无关，所以C项正确，D项错误．4．B在相同的时间内发生的位移相同，物体做匀速直线运动，而打点计时器每隔一定时间打一个点，时间间隔相同，若做匀速直线运动，其点与点之间的间距应相同，由此可知B正确．5．D求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点与该点相邻的两点之间的平均速度．C错在时间间隔上，CE间的时间间隔应为0.04 s.6．ABD电火花计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一个点，因此，打在纸带上的点迹可直接反映物体运动的时间，A正确；因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间的位移，B正确；分析在相等时间内物体的位移，就可以确定物体的运动情况，但不能反映物体的形状，C错误，D正确．7．ABCD打点计时器所用的电源都是交流电源，电磁打点计时器电压4～6 V，电火花计时器用220 V，A正确；纸带不平整，所受阻力大，不能保证打点测量的准确性，B正确；用计时器分析物体的运动，要求每打两点的时间间隔都相同，因此，要求打点周期的等时性，C正确；电磁打点计时器的振针高度要适中，打点轻重要合适，太重，阻力大，误差大；太轻，给测量造成困难，D正确．8．CD因OA之间所打点的情况未知，也就不能确定从O点到F点运动的时间，选项A、B错误；由题意，相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，则从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF 5×0.1 s ＝x AF 0.5 s，选项C 正确；OG 之间的长度，等于小车从O 到G的位移大小，选项D 正确．———————————————————————————三、非选择题9．如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02 s ，纸带旁边是一支最小刻度为1 mm 的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体在AC 这段时间内的平均速度和在B 点的瞬时速度．10．在“用打点计时器测速度”的实验中，如图是一条记录小车运动情况的纸带，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E5个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接在220 V 、50 Hz 的交流电源上．。

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）纸带问题分析授课内容：例题1、如图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。

（1）如何验证小车的运动是匀变速运动？（2）如何求运动物体各时刻的速度？（3）如何求运动物体的加速度？图一例题2、给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm，OB=7.12cm，OC=8.78cm，OD=10.40cm，OE=11.91cm，。

已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v m=m/s。

图二例题3、如图所示，物体做匀变速直线运动，用打点计时器（每隔0.02s 打点一次）打出一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 是先后顺序打出的点中的几个。

在图中所画的点的中间还有4个点没有画出。

从图中可以看出物体在做_____运动，物体运动的加速度的大小为_ _m/s 2。

图三例题4、某同学用右图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。

实验步骤如下：a ．安装好实验器材。

b ．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。

选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如下图中0、1、2……6点所示。

c ．测量1、2、3……6计数点到0计数点的距离，分别记作：S 1、S 2、S 3……S 6。

d ．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。

e ．分别计算出S 1、S 2、S 3……S 6与对应时间的比值36121236S S S S t t t t 、、……。

f ．以S t 为纵坐标、t 为横坐标，标出S t 与对应时间t 的坐标点，划出S t—t 图线。

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有 和 。

【巩固练习】 一、选择题：1．当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源在纸带上打出一系列点迹．下列关于纸带上点迹的说法中，正确的是( )A ．点迹越密集，说明物体运动越快B ．点迹越密集，说明物体运动越慢C ．点迹越密集，说明振针打点越快D ．点迹越密集，说明振针打点越慢2．如图所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动( )3．有一身高为H 的田径运动员正在进行100m 国际比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门(曝光时间)是1s 60．得到照片后测得照片中人的高度为h ，胸前码布上模糊部分的宽度是△L ，由以上数据可以知道运动员的( )A ．100 m 成绩B ．冲线速度C ．100m 内的平均速度D ．100m 比赛过程中发生的位移大小4．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是( ) A ．长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低 B ．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C ．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D ．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动5．在实验中，下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是( ) A ．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s B ．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s C ．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s D ．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10s 6、（2016 潮州校级模拟）如图所示是同一打点计时器打出的4条纸带，以下说法正确的是（ ）A ．甲纸带的加速度最大，丁纸带的平均速度最大B ．乙纸带的加速度最大，丙纸带的平均速度最大C ．乙和丁纸带的加速度均为零D ．丙和丁纸带的平均速度一样大7．在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是( )A ．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数二、填空题：1．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序G、H、…)________A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路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．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．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后写出合理的步骤顺序_____________．2、（2015 山东潍坊一中期末考）下图所示纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________(选填“速度减小”或“速度增大”)．若所用电源的频率为50 Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时________s.3、(2016 梅州月考)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带．B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车．C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连．D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．上述实验步骤的正确顺序是：________.(用字母填写)(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________.4、（2015 重庆巫山中学期末考）某同学用如右图所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50H z。

实验:探究加速度与力、质量的关系课后篇巩固提升1.图甲为探究加速度与力、质量的关系的实验装置。

(1)在平衡摩擦力的过程中,若所有的操作均正确,打出的纸带如图乙所示,根据纸带点迹可判断应适当 (选填“减小”或“增大”)木板的倾角,直至小车匀速运动;(2)平衡摩擦力后,当满足小车质量M 远大于钩码质量m 的条件时,小车所受的合外力可近似等于钩码的重力。

实验中,当所挂钩码数量一定时,研究小车加速度a 与其质量M 的关系,由于未满足上述质量条件,实验结果得到的图像可能是 ;(3)图丙为实验中打出的一条纸带,纸带上有七个相邻的计数点,每个相邻计数点间有4个点未标出,经测量:x AB =4.21 cm 、x BC =4.63 cm 、x CD =5.04 cm 、x DE =5.50 cm,x E F =5.92 cm,x FG =6.35 cm 。

已知电源的频率为50 Hz,则小车的加速度a= m/s 2。

(结果保留2位有效数字)丙根据纸带点迹可判断小车做加速运动,则应适当减小木板的倾角,直至小车匀速运动。

(2)当满足m ≪M 的条件时,小车所受的合外力可近似等于钩码的受力,随着1M 逐渐增大,即M 逐渐减小,则不再满足m ≪M 的条件,实际测得的加速度a=mgm+M 小于近似后计算得到的加速度a'=mgM ,所以图像将向下弯曲。

故选B 。

(3)根据Δx=aT 2解得a=x DG -x AD 9T 2=(6.35+5.92+5.50-5.04-4.63-4.21)×10-29×0.12m/s 2=0.43 m/s 2。

减小 (2)B (3)0.432.如图所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B 点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A 由静止释放。

(1)若遮光条的宽度d=4.7 mm,实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt ,则小车经过光电门时的速度为v= (用字母表示)。