1、实验：测匀速直线运动的加速度（一） 实验目的(1)用打点计时器研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度。(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。（二）实验原理1打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔 0.02s 打一次点（由于电源频率是50Hz） ，因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。2由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、 1、2为时间间隔相等的各计数点，s1、s 2、 s3、为相邻两计数点间的距离，若s=s 2-s1=s3-s2=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸
2、带相连的物体的运动为匀变速直线运动。(三) 实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。（四) 实验步骤(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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。再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的砝码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图3l 所示。(2)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带运动，打点 计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复三次。 （减小偶然误差）(3)从三条纸带中选择一条比较
3、理想的纸带，舍掉开头比较密集的点子，在后面便于测量的地方找一个开始点，并把每打 5 个点的时间作为一个计时单位，即 T=002s5=0.1s。在选好的开始点下面记为 0，第 6 点作为记数点 1，依此标出计数点 2、3、4、5、6、。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记作 sl、s 2、s 5、s 6、s 以 ,然后求出各计数点的瞬时速度,填入书 37 页表格中.(4)根据实验数据描点，画出速度-时间图象(书 38 页),利用图像求出小车运动的加速度。 （五） 数据处理方法速度：中点时间速度公式加速度：（1）用“逐差法”求加速度：即根据 s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T 为
4、相邻两计数点间的时间间隔）求出 、 、 ，再算出 a1、a 2、a 3 的平均21413Tsa253a3sa值即为物体运动的加速度。（2 ）用 v-t 图法：即先根据 求出打第 n 点时纸带的瞬时速度，后作出 v-t 图vnn1线，图线的斜率即为物体运动的加速度。（3 ）公式：x 2-x1=aT2一.误差和有效数字(一)、误差1、测量值与真实值之间的差异叫做误差。2、误差按产生的原因可分为系统误差和偶然误差两种。(1)系统误差: 、产生原因：由于测量仪器结构缺陷、实验方法粗略或试验原理不完善造成的。、特点：当多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。、减少方法：改进实验仪器，完善实验原理
5、(2) 偶然误差: 、产生原因：由于实验者本身及各种偶然因素造成的。、特点：当多次重复同一测量时，有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同 。、减少方法：多次测量求平均值。（二）有效数字1、凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（存疑数字） 。2、能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字叫做有效数字。3、运算结果一般可用 23 位有效数字表示。 课堂练习：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。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明
6、 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 11.15cm ，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）答： 0.986 ， 2.58 ， 5.99 ；课后作业：1.某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的 A、B、C 、D等几条较为理想的纸带，并在纸带上每 5 个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1
7、s，将每条纸带上的计数点都记为 0、1 、2、3 、4、5，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的.在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带 A 的是 1打 A 纸带时，物体的加速度大小是 m/s2 2答：（2） 丙 3.33m/s2 1 23.00cm 6.11cmA0 1 29.43cm甲4 512.31cm乙4 516.32cm丙4 52.如图（甲）所示，用包有白纸的质量为 1 . 00kg 的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断悬挂圆柱棒的线后，在圆柱棒竖直下落的过程中，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图（乙）所示，设毛笔
8、接触棒时不影响棒的运动测得记号之间的距离依次为 26.0mm 、 41.0mm 、 56.0mm 、 71.0mm 、86.0mm 、 101.0mm ，已知电动机铭牌上标有“ 1500r min ”字样，由此研究圆柱棒的运动情况 ( l )毛笔画相邻两条线的时间间隔 T s ，图（乙）中的圆柱棒的 （选填“左”或“右”）端是悬挂端 ( 2 )根据图（乙）所给的数据，计算毛笔画下记号 C 时圆柱棒下落的速度 Vc= m/s , 圆柱棒竖直下落的加速度 a m/s2. 答：.(1)0.04 左；（2）1.2 9.43.在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度 ”的实验中，某同学在打出的纸带上每
9、5 点取一个计数点，共取了 A、B、C 、D、E、F 六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出） 。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别叫a、 b、 c、 d、 e 段） ，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xoy 坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示 v-t 关系的图线，从而可求出加速度。请你在 xoy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 v-t 关系的图线 (作答在题卡上)，并指出哪个轴相当于 v 轴？答： 。这种实验数据处理的方法可称为“等效替代法” 。在以下的物理研究中，采用这种类似方法的是 。A通过实验和推理得出牛顿第一定律B在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，用小球落
10、地点的水平距离来代替速度C在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变，研究电流与电压的关系D在描述电场或磁场时，引入电场线或磁感线从第一个计数点开始计时，要想求出 0.15s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答： 。若测得 a 段纸带的长度为 2.0cm，e 段纸带的长度为 10.0cm，则加速度为 m/s2。答：（10 分）v t 图线如图所示（2 分，两图中的一个即可得 2分）y 轴相当于 v 轴（1 分）B（2 分） b (2 分) 2.0 (3 分)4.如图 11（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器
11、的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距yx0a b c d eA B C D E Fyx0a b c d eyx0a b c d e或离。打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz。图 11（b）中 a、b、c 是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加速度大小为_m/s 2。 （结果保留两位有效数字）打 a 段纸带时，小车的加速度是 2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动
12、的最大速度可能出现在 b 段纸带中的_。如果取重力加速度 10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_。解：5.0 m/s2（结果是 4.8 m/s2 的得 1 分）D 4D3 区间内1:15.某 同 学 用 图 2 所 示 的 实 验 装 置 研 究 小 车 在 斜 面 上 的 运 动 。实验步骤如下：a安装好实验器材。b接 通 电 源 后 ， 让 拖 着 纸 带 的 小 车 沿 平 板 斜 面 向 下 运 动 ， 重 复 几 次 。 选 出 一 条 点 迹 比 较 清 晰的 纸 带 ， 舍 去 开 始 密 集 的 点 迹 ， 从 便 于 测 量 的 点 开 始 ， 每 两 个
13、打 点 间 隔 取 一 个 计 数 点 ， 如 图 3中 0、 1、 2、 6 点 所 示 。c测量 1、2、3、6 计数点到 0 计数点的距离，分别记做：S 1、S 2、S 3S6。d通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。e分别计算出 S1、S 2、S 3S6 与对应时间的比值 。6321ttS、f以 为纵坐标、 t 为横坐标，标出 与对应时间 t 的坐标点，画出 -t 图线。t t S结合上述实验步骤，请你完成下列任务：实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸） 、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_和_。 （填选项代号） 2.72 2.82
14、 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.731.481.321.12单位：cma b c图 11 （b ）（a）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14415 16 17 18 19 200 1 2 3 4 5 6S1 S2 S3 S4 S5 S6图 3A电压合适的 50Hz 交流电源 B电压可调的直流电源C刻度尺 D秒表 E天平 F重锤将最小刻度为 1mm 的刻度尺的 0 刻线与 0 计数点对齐，0、1 、2、5 计数点所在的位置如图 4 所示，则S2=_cm， S5=_cm。该同学在图 5 中已标出 1、3、4 、6 计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与 2、5 两个计数点对应的坐标点，并画出 -t 图线。根据 -t 图线判断，在打 0 计数点时，小车的速度Sv0=_m/s；它在斜面上运动的加速度a=_m/s2。答：（1）B （2 ） A，C （2.972.99） ， （13.1913.21） 1 2如图 （0.160.20） ， （4.605.00） 3 40 1 2 3 130 1 2 5图 42.98 13.20St /cms-1t/0.01s10203040506070800 5 10 15 20 25图 50.18 4.80
