實驗：研究勻變速直線運動1．考點及要求：(1)會正確使用電火花計時器或電磁打點計時器探究小車速度變化規(guī)律；(2)能利用圖象進行數(shù)據(jù)處理，并求解加速度.2.方法與技巧：(1)平均速度法求速度；(2)逐差法求加速度；(3)圖象法求加速度．1．(實驗步驟)在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，某同學的操作步驟如下，其中錯誤的步驟有________．A．拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器處先放開小車，再接通電源B．將打點計時器固定在平板上，并接好電源C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．取下紙帶E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔F．換上新紙帶重復實驗三次若該同學將以上步驟完善以后，請你將操作步驟按合理順序填寫在橫線上____________________．2．(用平均速度法求速度)有位同學利用DIS實驗來測小車的加速度：他做了一個U形遮光板，遮光片寬度為5mm，兩遮光片間的透光部分距離為10cm，如圖1所示．將此遮光板裝在小車上，實驗時測得兩次遮光時間分別為t1＝0.100s，t2＝0.050s，則第一個遮光片通過光電門的平均速度大小為________m/s，小車的加速度大小約為________m/s2.圖13．(用圖象法求加速度)如圖2所示是“研究勻變速直線運動”實驗中獲得的一條紙帶，O、A、B、C、D和E為紙帶上六個計數(shù)點，加速度大小用a表示．圖2(1)OD間的距離為________cm.(2)如圖3是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的x－t2圖線(x為各計數(shù)點至同一起點的距離)，斜率表示________，其加速度大小為________m/s2(保留3位有效數(shù)字)．圖34．(用逐差法求加速度)如圖4所示，某同學在做“研究勻變速直線運動”的實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1s，其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm，則打A點時小車的瞬時速度大小是________m/s，計算小車運動的加速度的表達式為a＝________，加速度大小是________m/s2.(計算結果均保留兩位有效數(shù)字)圖45．某學習小組在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用如圖5所示的氣墊導軌裝置來測滑塊的加速度，由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2.圖5(1)通過兩個光電門的瞬時速度分別為v1＝__________，v2＝________.在計算瞬時速度時應用的物理方法是____________(填“極限法”“微元法”或“控制變量法”)．(2)滑塊的加速度可以表示為a＝________(用題中所給物理量表示)．(3)該學習小組在測出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導軌上運動時空氣阻力很小，可用上述實驗裝置來驗證機械能守恒定律，為此還需測量的物理量是____________和______________．機械能守恒的表達式為______________________(用題中所給物理量和測量的物理量表示).答案解析1．ADBECADF解析其中錯誤的是：A.實驗時，不能先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，所以應該先接通電源，再釋放小車．D.應該先斷開電源，使打點計時器停止工作，再取下紙帶．安排實驗步驟要本著先安裝器材，然后進行實驗的思路進行，一般每完成一次實驗，都要進行重復實驗，實驗步驟要符合邏輯，不能顛三倒四．故順序為BECADF.2．0.050.03753．(1)1.20(2)加速度的一半(或eq\f(1,2)a)0.0933解析(1)OD間距離為OD＝(22.0－10.0)mm＝12.0mm＝1.20cm.(2)由x＝eq\f(1,2)at2得x－t2圖線的斜率表示eq\f(1,2)a，即加速度的一半，eq\f(1,2)a＝eq\f(2.8－0×10－2,0.60－0)m/s2，解得a≈0.0933m/s2.4．0.86eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)0.64解析由勻變速直線運動平均速度的推論可知，打計數(shù)點A時小車的速度為vA＝eq\f(x3＋x4,2T)＝eq\f(8.33＋8.95,0.2)×10－2m/s≈0.86m/s；由勻變速直線運動相等時間位移差的推論可知，小車的加速度為a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)，代入數(shù)據(jù)可得a＝0.64m/s2.5．(1)eq\f(d,t1)eq\f(d,t2)極限法(2)eq\f(d2,2L)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))(3)滑塊的質(zhì)量M沙桶的質(zhì)量mmgL＝eq\f(1,2)(M＋m)d2(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))解析(1)滑塊通過兩個光電門的速度等于滑塊通過光電門這極短時間內(nèi)的平均速度，故瞬時速度分別為eq\f(d,t1)和eq\f(d,t2)，時間取的越短，瞬時速度越接近平均速度，故采用了極限法．(2)根據(jù)運動學公式2aL＝veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)，代入可求得加速度a＝eq\f(d2,2L)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))．(3)要驗證機械能守恒