1、实验一 研究匀变速直线运动第一章运动的描述 匀变速直线运动的研究【基本要求】一、实验目的1练习正确使用打点计时器2会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度3会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律，并能画出小车运动的 vt 图象，根据图象求加速度 二、实验原理从纸带上确定计数点和两计数点间隔的时间，量出相邻计数点间的距离，利用平均速度求出瞬时速度；计算相邻计数点距离之差，看其是否是一个常数来确定运动性质三、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、细线、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片四、实验步骤1按照实验原理图，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好
2、电源2把一细线系在小车上，细线绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面3把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车4小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带5换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析【方法规律】一、数据处理1利用逐差法求平均加速度a1x4x13T2，a2x5x23T2，a3x6x33T2，a a1a2a33.2利用平均速度求瞬时速度vnxnxn12Tdn1dn12T.3利用速度时间图象求加速度：作出速度时间图象，通过图象的斜率求物体的加速度二、注意事项1平行：纸带、细线要和木板平行2两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电
3、源后取纸带3防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞4减小误差：小车的加速度要适当大些，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 67 个计数点为宜 5准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线三、误差分析1使用刻度尺测计数点的距离时有误差2作 vt 图象时出现作图误差3电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同4长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差 对实验原理和操作的考查 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动 实
4、验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中 a、b、c、d等点；C测出 x1、x2、x3.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的 50 Hz 交流电源B电压可调的直流电源C秒表 D刻度尺 E天平 F重锤 G弹簧测力计 AD(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则 x1、x2、x3 的关系是_，已
5、知打点计时器打点的时间间隔是 t，则打 c 点时小车的速度大小是_(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为 x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是 t，则小车的加速度 a 的表达式为：_x3x2x2x1 x2x310ta（x4x5x6）（x1x2x3）225 t2(1)两种打点计时器的不同 电磁打点计时器使用 6 V 以下低压 50 Hz 交流电源，用振针打点，每隔 0.02 s 打一次点 电火花计时器使用 220 V 50 Hz 交流电源，电火花打点，每隔 0.02 s 打一次点(2)匀变速直线运动的判断：连续相等时间内的位移之差为恒量，即
6、 x2x1x3x2x4x3恒量，物体做匀变速直线运动 对实验数据处理和误差分析的考查 在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_ (2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔 T0.02 s，其中 x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.下表列出了打点计时器打下 B、C、
7、F 时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下 D、E 两点时小车的瞬时速度位置BCDEF速度(ms1)0.7370.8010.994(3)以 A 点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度时间关系图线(4)根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度 a_m/s2.(5)如果当时电网中交变电流的频率是 f49 Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_(选填“大”或“小”)解析(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vDx3x42T（8.338.95）102
8、m20.1 s0.864 m/s 同理可得 vE0.928 m/s.(3)小车的速度时间关系图线如图所示(4)小车的加速度 a v t1.000.700.520.04 m/s20.63 m/s2.(5)当交变电流的频率 f49 Hz 时，实际周期大于 0.02 s，根据运动学公式 xaT2 得，测量的加速度值与实际值相比是偏大的 答案 见解析以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥于教材，考查对实验原理、方法的迁移应用能力，体现开放性、探究性等特点 对本实验的创新迁移可能从以下角度进行：1用气垫导轨代替长木板；2用频闪照相的方法或光电计时器代替打点计时器；3小车
9、在长木板上的运动改为重物的自由下落 虽然创设了新的情景，但是计算方法依然万变不离其宗，仍用逐差法计算加速度，平均速度法求解瞬时速度 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从 a、b 间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN 是水平桌面，Q 是长木板与桌面的接触点，1 和 2 是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端 P 点悬有一铅锤实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门 1、2 各自
10、连接的计时器显示的挡光时间分别为 1.0102 s 和 4.0103 s用精度为 0.05 mm 的游标卡尺测量滑块的宽度 d，其示数如图丙所示(1)滑块的宽度 d_cm.(2)滑块通过光电门 1 时的速度 v1_m/s，滑块通过光电门 2 时的速度 v2_m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度 v1 和 v2 只是一个近似值，它们实质上是通过光电门 1 和 2 时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一些 1.0101.02.5平均速度滑块解析(1)d10 mm0.05 mm210.10 mm1.010 cm.(2)v1dt11.0101021.0102m/s1.0 m/s，v2dt21.0101024.0103m/s2.5 m/s.(3)v1、v2 实质上是滑块通过光电门 1 和 2 时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些 本实验用光电计时器代替打点计时器来测量速度和加速度，是对原有实验条件、实验器材的迁移和改进，不脱离教材而又不拘泥于教材，仍属于纸带问题的延伸 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放