高中物理实验—测定物体的速度及加速度(含逐差法)
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高中物理实验——测定物体的速度及加速度(含逐差法) 一、通过纸带测算速度:通过纸带求速度有两种方法,公式法和位移—时间图象法。
(1)公式法:02t v v v +==总位移总时间
;(2)位移—时间图象法:
习题1. 如图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:(1)打A 、D 点时间内纸带的平均速度有多大;(2)打B 和C 点时刻纸带的瞬时速度有多大。 解析:(1)AD 段的平均速度
/(43.2515.50)/(0.0233)/ 1.54/AD AD v AD t cm s m s ==-⨯⨯=;
(2)可以用平均速度代替/(32.5015.50)/(0.0232)/ 1.42/B AC v AC t cm s m s ==-⨯⨯= 。
/(43.2523.25)/(0.0232) 1.67/C BD v BD t m s ==-⨯⨯= 。
二、通过纸带测算加速度:通常有3种方法,即公式法、v t -图象法、2
x t -图象法。
1、公式法:主要运用公式2x at ∆=。涉及两种情况:
①每n 个时间段为一组,则2
()x a nt ∆=;
②另一种情况中间跨过n 个时间段,则2x nat ∆=。 习题2. 在“研究匀变速直线运动”的实验中,小车拖着纸带运动,打点计时器每隔0.02s 打一个点,打出的纸带如图,选出A 、B 、C 、D 、E 共5个计数点,每相邻两点间还有四个实验点(图中未画出),以A 点为起点量出的到各点的位
移已标在图上。由此可求得小车运动的加速度a = 2/m s ,打A 点时小车运动的速度为A v = /m s 。
答案:0.05,0.075。提示:0.085/c v m s =。
习题3. 在“研究匀变速直线运动”的实验
中,小车拖着纸带运动,打点计时器每隔
0.02s 打一个点,
打出的纸带如图,选出A 、B 、C 、D 、E 共5个计数点,每相邻两点间还有四个实验点(图中未画出),以A 点为起点量出的到各点的位移已标在图上。由此可求得小车运动的加速度
a = 2/m s 。
答案:0.20。
习题4. 做匀加速直线运动的小车,牵引一条纸带通过打点计时器,交流电源的频率为50Hz ,由纸带上打出的某一点开始,每5个点剪下一段纸带,按图所示,使每一条纸带下端与x 轴重合,左边与y 轴平行,将纸带段粘贴在直
角坐标系中,则小车运动的加速度是 2/m s (保留两位有效数字)。 答案:20.75/a m s =。
2、v t -图象法:求出A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的即时速度,画出如右的v t -图线,图线的斜率就是加速度a 。
这种方法得到的加速度误差会比较大,标准答案的数值范围也比较大。
习题5. 在研究匀变速直线运动的实验中,如图,为一条记录小车运动情况的纸带,图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔0.1T s =。
(1)根据_ ___计算各点瞬时速度,则 A v =__ _ /m s ,B v =______ /m s ,
C v =____ _/m s ,
D v =______/m s ,
E v =____ __/m s 。
(2)在如图坐标中作出小车的v t -图线,并根据图线求出a =________。将图线延长与纵轴相交,交点的速度是______,此速度的物理意义是________。
答案:(1)12
11()/2()/22/n n n n n s s T d d T v a m s ++-==+=-,
0.53A v =,0.88B v =, 1.23C v =, 1.58D v =, 1.93E v =;(2)23.50/m s ,0.53/m s ,开始计时小车的速度,即A v 。
3、2
x t -图象法: 习题6. 如图是“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。
(1)OD 间的距离为 cm ;
(2)下图是根据实验数据绘出的2x t -图线(x 为各计数点至同一起点的距离),斜率
d1
d2 d3 d4 d5
表示 ,其大小为 2/m s (保留三位有效数字)。
经 典 习 题
习题7. 如图是用纸带拖动小车
用打点计时器测定匀变速运动的加速度打出的一条纸带A 、B 、C 、D 、E 为我们在纸带上每隔四个点(或每五个点)所选的记数点。试求:(1)打点
计时器打下B 、C 、D 各点时小车的瞬时速度:(2)小车的加速度。 解:设相邻计数点的时间间隔为T=0.1s ,则(1)v B=s AC /2T=0.26m/s ,v C =s BD /2T=0.30m/s
v D =s CE /2T=0.34m/s ;(2)a=∆v/T ∴a=0.40m/s 2
。
习题8. (1999年上海高考)为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度(轿车起动时的运动可以近似看作匀加速运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片。如果拍摄时每隔2s 曝光一次,轿车车身总长为4.5m 。那么这辆轿车的加速度约为( B )
A .21/m s
B .22/m s
C .23/m s
D .24/m s
习题9. (2000年上海高考)两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多
次曝光,记录下木块每次曝光时的位置,如图,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知( C )
A .在时刻2t 以及时刻5t 两木块速度相同
B .在时刻1t 两木块速度相同
C .在时刻3t 和时刻4t 之间某瞬间两木块速度相同
D .在时刻4t 和时刻5t 之间某瞬时两木块速度相同
习题10. 如图,一块涂有碳黑的玻璃板,质量为2kg ,在拉力F 的作用下,
由静止开始竖直向上做匀变速运动。一个装有水平振针的振动频率为5Hz 的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图曲线,量得1OA cm =,4OB cm =,
9OC cm =。求外力的大小。
(2
10/g m s =) 答案:24F N =。(22/a m s =)。
习题11. 如图,一同学沿一直线行走,现用频闪照相记录了他行走中9个位置的图片,观察图片,能比较正确反映该同学运动的速度-时间图象的是( C )
习题12. 2004725年月日,中国用长征运载火箭成功地发射了“探测2号”
卫星。右图是某监测系统每隔2.5s 拍摄的关于起始匀加速阶段火箭的一组照片。已知火箭的长度为40m ,用刻度尺测量照片上的长度,结果如图。则火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v =____/m s 。 答案:42/m s 。
习题13. 某同学在测定匀变速运动的加速度时,得到了几条较为理想的纸带,已在每
条纸带上每5个打点取好一个计数点,即两计数之间的时间间隔为0.1s ,依打点先后编为0,1,2,3,4,5。由于不小心,纸带被撕断了,如图,请根据给出的A 、B 、C 、D 四段纸带回答(填字母)(1)在B 、C 、D 三段纸带中选出从纸带A 上撕下的那段应该是_______。(2)打A 纸带时,物体的加速度大小是_______2/m s 。
v
t
v t 0
v
t
v
t
A B C
D