学生实验第一课时导学案

[高一物理教案] 实验四：研究匀变速直线运动

一、实验目的

使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。

二、实验原理

设物体做匀加速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3……则有（见第二章的习题）

△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=……=aT2

由上式还可得到

s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2

同理有

s5-s2=s6-s3=……=3aT2

可见，测出各段位移s1、s2……即可求出

a1s5s2s4s1a

……

2223T3T再算出a1、a2……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。

三、实验器材

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

四、实验步骤

（1）按教材191页图实-10所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。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）把小车停在靠近打点计时器处，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列小点。换上新纸带，重复实验三次。

1

（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。为了测量方便和减小误差，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=0.02×5=0.1s。在选好的开始点下面标明A，在第六点下面标明B，在第十一点下面标明C，在第十六点下面标明D，……，点A、B、C、D……叫做计数点，如图所示。两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3……

s1

s2

s3

A

B

C

D

（5）测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的长度，把测量结果填入下表1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a1、a2、a3的值。注意：T=0.1s。

求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。把计算的结果填入下表1中

小车做匀变速直线运动的加速度a=

表1

计算小车的加速度a=

T=0.1s 计数点

位移s/m 位移差△s/m 分段加速度a/m·s-2

0 1 2 3 4

S1= S2= S3= S4= S4-S1=

小车加速度a/m·s-2

ssa1421

3Taa1a2a3

3

2

5 S5= S5-S2= a2s5s2

23T6 S6= S6-S3= a3s6s3

23T五、布置作业

完成实验报告

六、参考题

1、图为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带。纸带上选取1、2、3、4、5各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻线与纸带上某一点0对齐。由0到1、2、3……点的距离分别用d1、d2、d3……表示，测量出d1、d2、d3……的值，填入表中。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，由测量数据计算出小车的加速度a和纸带上打下点3时小车的速度v3，并说明加速度的方向。

距

离

测量值(cm)

d1

d2

d3

d4

d5

加速度大小a＝____m／s2，方向______，小车在点3时的速度大小v3＝______m／s。

2、根据图所示的打点计时器构造图，指出各主要部件的名称：①____，②____，③____，④

____，⑤____，⑥____，⑦____，⑧____，⑨____

3

3、电磁打点计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________伏，实验室使用我国民用电时，每隔________秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为________秒。

4、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm）。

由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4＝________m／s，小车的加速度大小a＝________m／s2。

参考答案：

1、测量值：1．75

2．90

3．80

4．50

5．00

0．56 与运动方向相反

12．9 2、略

4

3、低压交流，4~6；0.02秒，0.1 4、0.405

0.756

5