实验一：研究匀变速直线运动.ppt

* 实验一：研究匀变速直线运动 1.实验原理：研究物体做匀变速直线运动，最基本的是测 出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数 据进行处理. 2.器材与装置 打点计时器 刻度尺 (1)器材：小车、细绳、钩码、一端附有定滑轮的长木板、 _______________、电源、导线、纸带、________、复写纸片. (2)装置：按图 S1-1 所示安装实验仪器，让带有纸带的小车 在重物的拉动下运动，分析实验所得的纸带. 图 S1-1 3.仪器安装 (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. (2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合 适的钩码，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 S1-1 所示，放手后，看小车能否在木板上 平稳地加速滑行. 4.测量与记录 接通电源 放开小车 (1) 把小车停在靠近打点计时器处，先____________ ，后 ____________，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. (2)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，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方 便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位.正确 使用刻度尺测量每相邻两个计数点间的距离，并填入设计的表 格中. (3)利用某一段时间的___________等于这段时间中间时刻 平均速度 的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度. (4)增减所挂钩码数，再重复实验两次. 5.速度、加速度的求解方法 图 S1-2 aT2 (2)“平均速度法”求速度：得到如图 S1-3 所示的纸带，相 邻两点的时间间隔为T，第n点的瞬时速度为vn.即vn＝_______. 图 S1-3 (3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点 的速度，画出如图 S1-4 所示的 v-t 图象，直线的斜率即为加速 度. 图 S1-4 1.开始时要把小车停在打点计时器处，再让小车运动，以 便在纸带上打下足够的点. 2.先接通电源再放开小车. 3.选择点迹清晰的纸带，在纸带上选择点间间隔较大的一 段内的点作为计数点，并做好标记供分析用. 4.将纸带平放在水平桌面上，用刻度尺测量任一计数点到 基准点间的距离并做好记录.(分段测量会增大误差) 5.小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量误差，一 般能在约 50 cm 的纸带上清楚取 7～8 个计数点为宜. 6.纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦. 考点 1 实验原理与操作 【典题 1】(2016 年天津卷)某同学利用如图 S1-5 所示装置 研究小车的匀变速直线运动. 图 S1-5 (1)实验中，必要的措施是________. A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz 的交流电源 上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图 S1-6 所示(每相邻 两个计数点间还有 4 个点，图中未画出).s1＝3.59 cm，s2＝ 4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm， 则小车的加速度 a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)， 打点计时器在打 B 点时小车的速度 vB＝________m/s.(计算结果 保留 2 位有效数字) 图 S1-6 解析：(1)实验时细线必须与长木板平行，否则小车不做匀 变速直线运动，A 正确；实验开始时要先接通电源，待打点稳 定后再释放小车，B 正确；此实验中只需保证小车做匀加速运 动，不用考虑小车与钩码的质量关系及平衡摩擦力的问题，C、 D 错误. 答案：(1)AB (2)0.80 0.40 考点 2 数据处理与误差分析 1.数据处理的方法有：(1)公式法；(2)图象法. 2.实验误差分析： 本实验参与计算的量有计数点间距和打点周期，因此误差 主要来源于相邻两计数点之间距离的测量和电源频率的不稳定 性. (1)交流电源的频率变化引起误差 交流电源的频率出现波动时，打点周期会随之变化.频率升 高时，打点周期减小，由于计算时仍按照原打点周期值，各点 (2)位移的测量引起误差 如果各计数点间的位移较小或相邻计数点之间的位移之差 较小，位移测量的相对误差就会较大，从而导致速度