9. 测定匀变速直线运动的加速度ppt课件课堂实录

实验一

研究匀变速直线运动

基础回顾

一、实验目的

1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况.

2.测出匀变速直线运动的加速度.

二、实验原理

1.电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是4～6 V，电火花打点计时器的工作电压是220 V.当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点.

2.若纸带上相邻点间的位移差sn+1－sn=0，则物体做匀速运动.若sn+1－sn=C(非零常数)，则物体做匀变速直线运动.

3.根据纸带求加速度的方法.

用“逐差法”求加速度.设相邻计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，根据s4－s1=s5－s2=s6－s3=3aT2(T为相邻计数点间的时间间隔)求出

a1s4s1、a23T2s5s2s6s3、a,再算出a1、a2、a3的平均值，就是物体运动的加3223T3T速度.

三、实验器材

电磁打点计时器或电火花打点计时器，一端附有滑轮的长木板，纸带，小车，细绳，钩码，刻度尺，导线，电源.

四、实验步骤

1.把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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.

2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码.把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面.

3.把小车停在打点计时器处，接通电源后，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小点，换上新纸带，重复实验三次.

4.从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点.为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s×5=0.1 s.在选好的开始点下标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……点0、1、2、3……叫做计数点，如图2-4-1，两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3……

图2-4-1 5.测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的长度，把测量结果填入表中.

6.根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度并求出平均值.

五、注意事项

(1)计时器打出的点子不清晰，则主要是电压偏低或振针位置不合适.

(2)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些.

(3)计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带.

(4)拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打点计时器的位置.

(5)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7～8个计数点为宜. 经典剖析

题型一

有关重心的分析

【例1】(2008福建厦门高三质检,13)在研究匀变速直线运动的实验中，某同学通过打点计时器在纸带上连续打下一些点，取时间间隔均为0.1 s 的几个点.测量后的结果如图2-4-2所示，则纸带被拉动的加速度a=_________ m/s2 .

图2-4-2 思维快车:本题考查“研究匀变速直线运动”这一基本实验,应以“逐差法”求加速度. 解析:由逐差法得:s6－s3=3a1T2,s5－s2=3a2T2，s4－s1=3a3T2

所以aa1a2a3

3(sss)(sss)6542321

9T代入数据得a=2.00 m/s2. 答案:2.00 【例2】某同学用图2-4-3所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50 Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图2-4-4所示.

图2-4-3

图2-4-4 该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔) s3s2s6s5s2s1,g,,g,取平均值g8.667m/s2;

25222TTTssssss方法B:由g1421,g2522,g3623,取平均值g8.673m/s2.

3T3T3T方法A:由g1从数据处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，对实验结果起作用的，方法A中有________；方法B中有___________________.因此，选择方法________(填“A”或“B”)更合理，这样可以减少实验的_____________(填“系统”或“偶然”)误差.本实验误差的主要来源有___________________________________________________________________(试举出两条). 解析:方法A中，

s2s1s3s2s4s3s5s4s6s52222g1g2g3g4g5TTTT2s6s1

gT555T2所以只有s1和s6起作用.

s421s5s2s6s3222g1g2g3ssssss3T3T3T方法B:g4562123

339T所以s1、s2、s3、s4、s5、s6均起作用.

可以看出，选择方法B更合理.

多次测量数据的选取可以减小偶然误差.实验误差的来源来自于阻力(空气阻力、振针的阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等. 答案:s，s(或37.5，193.5)

s1、s2、s3、s4、s5、s6(或37.5，69.0，100.5，131.5，163.0，193.5)

B

偶然

阻力(空气阻力、振针的阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等. 即时训练

1.一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为(

) A.打点计时器错接在直流电源上

B.电源电压不稳定

C.打点计时器使用的电压过高

D.振针到复写纸片的距离太小

解析:选项A会导致打点计时器不工作；电压过高会使振片受到较大的电磁力，振针与纸带接触时间稍长，纸带上会出现一些短线. 答案:CD 2.某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带，如图2-4-5所示.他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm、CD长为11.15 cm，DE长为13.73 cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为________m/s，小车运动的加速度大小为________m/s2，AB的距离应为________cm.(保留三位有效数字)

图2-4-5 解析:相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.打C点时小车的瞬时速度等于A、E两点间的平均速ACCDDE0.986m/s.

4TDECD22.58m/s小车的加速度a

2T度，即vC则BC－AB=aT2=2.58 cm

又由于BC+AB=14.56 cm

解得AB=5.99 cm. 答案:0.986 2.58 5.99 3.在一次实验中，某同学不知道所使用的交流电源的实际频率已超过50 Hz，那么，他计算出来的加速度值与真实值相比是(

)

A.偏大

解析:加速度aB.偏小

C.相等

D.不能确定

s2sf,因实际频率大于50 Hz，而计算时代入的仍是50 Hz，所以会2T造成比真实值偏小. 答案:B 4.某同学在“测匀变速直线运动的加速度”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2-4-6所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.

图2-4-6 (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式(要求保留三位有效数字). vB=________m/s，vC=________m/s，vD=________m/s，vE=________m/s，vF=________m/s. (2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图2-4-7所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线. (3)根据第(2)问中画出的vt图线，求出小车运动的加速度为m/s上标2.(保留两位有效数字)

图2-4-7 解析:(1)根据一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，可求得打下B、C、D、E、F五个计数点时小车的速度.

(2)在v-t图上找出对应的五个坐标点，然后过坐标点画出一条倾斜的直线，尽可能让五个点都通过此直线，如不行，一定要使不在直线上的点均匀地分布在直线的两侧.这样就取了平均值，减少了偶然误差.(如图所示)

(3)根据匀变速直线运动v-t图线的性质可知直线斜率的大小等于加速度，故av0.780.32m/s20.84m/s2.

t0.55答案:(1)0.400

0.479

0.560

0.640

0.721

(2)见解析图

(3)0.84(0.80～0.85均可)