- 实验:用打点计时器测速度
- 共816题
在科学探究活动中,对实验数据进行分析归纳得出结论是非常重要的环节.下面的表格中的数据分别是两组同学在物体作直线运动过程中测得的位移s和时间t的数据记录.
(1)请你对表格中的数据进行描点处理,简要写出你分析处理数据的方法、过程.
简要分析:
(2)A→B过程中s随t变化规律的数学表达式:______C→D过程中s随t变化规律的数学表达式:______.
正确答案
(1)处理数据的过程:根据表格中提供的数据分别画出A→B的s-t图甲和C→D的s-t图乙
从甲图中可见:在误差允许的范围内,物体从A到B的运动为匀速直线运动从图线的斜率可求得v==0.45m/s
所以s=0.45t
从乙图中无法直接判断s、t之间的关系,但是该图线接近于二次函数的图象.为了验证这个猜想,通过转换变量来进行,即作s-t2,为此求得表格如下:
依据上表中的t2、s数据可作图如丙.从图象中看出t2、s呈线性变化关系,由图中斜率求得,即a==0.65m/s2
故s=0.325t2
故答案为:(1)图略
A→B从图中可见:在误差允许的范围内,物体从A到B的运动为匀速直线运动从图线的斜率可求得s=0.45t
C→D从图中无法直接判断s、t之间的关系,但是该图线接近于二次函数的图象.为了验证这个猜想,通过转换变量来进行,即作s-t2,依据上表中的t2、s数据可作图.从图象中看出t2、s呈线性变化关系,由图中斜率求得s=0.325t2
同学们进行关于“探究小车速度随时间变化”的实验.
1)第一次打出的纸带如下图,不符合实验要求.则正确的调节是______
A.缩短振针的长度 B.交换接线的正负极
C接在直流电源上 D.伸长振针的长度
2)第二次打出的纸带如图,纸带上的点痕可以直接读出的物理量是______,需要测量的物理量是______,通过计算可以得出的物理量是______、______、______
3)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,每打5个点取一个计数点,A、B、C、D是四个计数点,则B点通过打点计时器时的速度大小是______m/s,该物体的加速度为______m/s2.
正确答案
(1)A、由图可知,纸带上打出的不是点而是小的线段,因此这是由于指针过长,打点时不能及时离开纸带导致的,所以要缩短振针的长度,故A正确;
B、由于使用的是交流电,即使交换正负极也不会产生什么影响,故B错误;
C、根据打点计时器的工作原理可知,若接在直流电源上,将不工作,不会打点,故C错误;
D、根据A选项的叙述可知,D错误.
故选A.
(2)速度、加速度、平均速度等物理量需要根据纸带提供的位移、时间等信息进行间接计算,而时间、位移可以从纸带上直接求出或者测量出来.
故答案为:时间,位移,瞬时速度,平均速度,加速度(速率,平均速率).
(3)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,有:
vB==
=0.5m/s
在匀变速直线运动中,连续相等时间内的位移差△x=aT2,其中△x=0.9cm,T=0.1s,带入数据解得:a=0.9m/s2.
故答案为:0.5,0.9.
如图是研究匀变速直线运动时打点计时器打出的纸带,图中A、B、C、D、E、F是按时间顺序先后打出的记数点(电源频率为50Hz,每两个计数点间有4个点未画出),用刻度尺量出A点到各点之间的距离如图所示,那么小车的加速度大小是_______________m/s2,方向是_______________。(填“向左”或“向右”)
正确答案
0.4325,向右
在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带,从比较清楚的点开始,每五个打印点取一个计数点,分别表明0、1、2、3…,量得0与1两点间的距离s1=30mm,2与3两点间的距离为s3=48mm,则小车在0与1两点间的平均速度v1=____________m/s,在2与3两点间的平均速度v3=____________m/s,据此可判断小车做____________运动。
正确答案
0.3,0.48,加速
人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、…70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间.实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):
(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图.
(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:①______(m/s);②______(m/s).
(3)本次实验中,学生和自行车总质量约为75kg,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,则在20m-30m路段的平均阻力f1与30m-40m路段的平均阻力f2之比f1:f2=______;若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=______W.
正确答案
(1)根据实验数据作出出s-t图
(2)每一段的平均速度代替该段的速度.
根据v=得
v1=m/s=2.78m/s
v2=m/s=10.0m/s
(3)设f=KV
f1:f2=V1:V2=6.67:8.33=0.8
9秒时,f=KV=10K,P=fV=100K
在开始运动9秒内,根据动能定理可知:
mv2=pt-f1s1-f2s2-f3s3-f4s4-f5s5
代入数据解得:k=5.53(Ns/m)
P=552W
故答案为:(1)作出s-t图.
(2)①2.78(m/s);
②10.0(m/s).
(3)f1:f2=0.8;P=552 W.
在“研究匀变速直线运动”的实验中,电磁打点计时器使用_____________(选填“直流”或“交流”)电源,它每隔0.02s打一次点。图示是实验得到的一条点迹清晰的纸带,A、B、C、D为四个计数点,相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则相邻两个计数点间的时间间隔是_____________s。经测量知道AB=2.20cm,BC=3.80cm,根据以上数据,可知打点计时器打下B点时物体的速度等于_____________m/s,物体的加速度等于_____________m/s2。
正确答案
交流,0.10,0.30,1.60
研究小车运动的实验中得到一条纸带(如图),从0点开始,每隔4个计时点取一个计数点,依照打点的先后顺序为1,2,3,4,5,6测得S1=1.40cm、S2=1.80cm、S3=2.20cm、S4=2.60cm、S5=3.00cm、S6=3.40cm.
(1)计时器打到计数点3时,小车的瞬时速度大小为v3=______m/s
(2)小车运动的加速度a=______m/s2.
正确答案
(1)每隔4个计时点取一个计数点,因此计数点之间的时间间隔为:T=0.1s;
在匀变速直线运动中,时间中点的速度等于该过程中的平均速度,因此有:
v3==
=0.24m/s
(2)根据题意连续相等时间内的位移差为:△x=0.40cm,代入匀变速直线运动的推论公式△x=aT2得:
a==
=0.40m/s2
故答案为:(1)0.24,(2)0.40.
实验课上同学们利用打点计时器等器材,研究小车做匀变速直线运动的规律.其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带,如图所示.图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1s.由图中的数据可知,打点计时器打下C点时小车运动的速度是______m/s,小车运动的加速度是______m/s2.
正确答案
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,有:
vC==
=0.96m/s
由题意可知:x1=3.60cm,x2=(9.61-3.60)cm=6.01cm,x3=(18.01-9.61)cm=8.4cm,x4=(28.81-18.01)cm=10.81cm
由此△x=2.4cm,T=0.1s,根据匀变速直线运动推论△x=aT2,可得:
故带入数据解得:a==
=2.4m/s2;
故答案为:0.96,2.4.
某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时得到如图所示的纸带,相邻的两个计数点间的时间间隔为0.1s,相邻的两个计数点间的距离如图中所标.
(1)若认为某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的速度,则打计数点1、3时小车对应的速度分别为:v1=______m/s,v3=______m/s,(小数点后保留二位)
(2)据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=______m/s2.
正确答案
(1)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,相邻的两个计数点间的时间间隔为T=0.1s
得:v1==0.36m/s
v3==0.43m/s
(2)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:x4-x2=2a1T2
x3-x1=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=(a1+a2)
即小车运动的加速度计算表达式为:a=
解得:a=0.35m/s2
故答案为:(1)0.36m/s 0.43m/s (2)0.35 m/s2
某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表要求保留3位有效数字.
(2)小车加速度a=______ m/s2.
正确答案
(1)因为每相邻两计数点间还有4个打点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.
利用匀变速直线运动的推论得:
vB==
m/s=0.400m/s,
vF==
m/s=0.721 m/s.
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线
根据v-t图象求出图形的斜率k,
所以小车加速度a=k=0.800m/s2.
故答案为:(1)0.400,0.721;(2)0.800
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