第3章 第2節(jié) 勻變速直線運動的實驗探究

1、.第2節(jié)勻變速直線運動的實驗探究一、實驗?zāi)康?練習使用打點計時器2掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法3測定勻變速直線運動的加速度4學會探究僅在重力作用下物體運動的規(guī)律和方法二、實驗原理1打點計時器1構(gòu)造及特點電火花打點計時器電磁打點計時器構(gòu)造圖示工作電壓220 V交流電46 V交流電打點方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動打點周期0.02 s0.02 s記錄信息位移、時間2工作原理：紙帶穿過打點計時器在物體帶動下運動時，振針的上下振動便會通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一系列小點，相鄰兩點對應(yīng)的時間為0.02 s，相鄰兩點之間的間隔 可以用尺子測量，這樣打點計時器既記錄了時間，又記錄了對應(yīng)的位移2

2、頻閃照相法及其應(yīng)用1頻閃照相法：利用照相技術(shù)，每隔一定時間曝光一次，從而形成間隔一樣時間的影像的方法2頻閃燈：每隔相等時間閃光一次，如每隔0.1 s閃光一次，即每秒閃光10次3頻閃照片：利用頻閃燈照明，照相機可以拍攝出運動物體每隔相等時間所到達的位置，通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片4記錄信息：物體運動的時間和位移3物體是否做勻變速直線運動的判斷方法1利用平均速度v，當t很短時，可以近似認為平均速度等于t時刻的瞬時速度，利用速度和時間關(guān)系判斷物體是否做勻變速直線運動2利用ss2s1s3s2snsn1aT2判斷物體是否做勻變速直線運動三、實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、低壓交流電源、小車、墊

3、片、長木板、刻度尺、導線等.一、實驗步驟1將打點計時器固定在長木板的一端，并用墊片墊高此端，使木板傾斜如圖3­2­1所示圖3­2­12連接好打點計時器的電路注意此過程中要斷開開關(guān)3將紙帶穿過打點計時器，連接在小車后面，并使小車靠近打點計時器4閉合電路開關(guān)，然后釋放小車，打完紙帶后立即關(guān)閉電源5更換紙帶，重復(fù)操作三次6選擇一條點跡最明晰的紙帶，舍掉開頭一些過于密集的點，找一適當?shù)狞c作為開場點選擇相隔0.1 s的假設(shè)干個計數(shù)點進展長度測量，并將數(shù)據(jù)填入下面表格中.計數(shù)點位置編號0123456時間t/s00.10.20.30.40.50.6相鄰計數(shù)點間的間隔

4、s/m對應(yīng)計數(shù)點的速度v/m·s1二、數(shù)據(jù)處理1用逐差法求加速度以取六個間隔為例，那么a1，a2，a3.加速度的平均值為aa1a2a3s4s5s6s1s2s3逐差法處理數(shù)據(jù)求加速度的平均值，好處是各個數(shù)據(jù)都得到了利用，到達正、負偶爾誤差充分抵消的作用，使計算結(jié)果更接近真實值2用v­t圖象求加速度1在三條紙帶中選擇一條最明晰的，舍掉開頭一些比較密集的點跡，在后邊便于測量的地方找一個開場點，為了測量方便和減小誤差，通常選擇相隔0.1 s的假設(shè)干計數(shù)點進展測量，在選好的開場點下面標明0，在第六個點下面標1，在第11個點的下面標2，依此類推，每5個點下面計一個數(shù)，這些標數(shù)字的點叫做

5、計數(shù)點如圖3­2­2所示，測出兩相鄰計數(shù)點的間隔 分別為s1、s2、s3填入下表圖3­2­2位置間隔0112233445間隔間隔 s/m2根據(jù)測量結(jié)果，再利用勻變速直線運動的瞬時速度的求解方法，即中間時刻的瞬時速度可以用這段時間內(nèi)的平均速度來求解，也就是vn，可求出打第n個計數(shù)點時紙帶的瞬時速度，并將瞬時速度的值填入下表.位置編號1234時間t/s速度v/m·s13作出速度時間圖象在坐標紙上，以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標系中描點，如圖3­2­3所示，通過觀察、考慮，找出這些點的

6、分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點的分布趨向，用一條平滑的曲線包括直線連接這些點，并盡量讓多數(shù)點落在曲線上或直線上，不在曲線或直線上的點應(yīng)分布在曲線或直線兩側(cè)，且兩側(cè)的點數(shù)大致一樣圖3­2­3三、誤差分析誤差產(chǎn)生原因減小方法偶爾誤差紙帶上計數(shù)點間間隔 的測量v­t圖作出的并非一條直線屢次測量求平均值大多數(shù)點在線上，不在線上的點盡可能均勻分布在兩側(cè)系統(tǒng)誤差小車、紙帶運動過程中有摩擦電源的不穩(wěn)定性使用電火花打點計時器使用穩(wěn)壓電源四、本卷須知1開場釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器2應(yīng)該是先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車3打點完畢，立即斷開電源4如打出的點較輕或是短線時，應(yīng)調(diào)

7、整振針距復(fù)寫紙的高度5選擇一條點跡明晰的紙帶，舍棄點密集部分，適中選取計數(shù)點，弄清楚時間間隔T.6每打好一條紙帶，將定位軸上的復(fù)寫紙換個位置，以保證打點明晰7不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到開場點之間的間隔 讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位8要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.02 s×50.1 s.9在坐標紙上畫v­t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)五、實驗探究物體僅在重力作用下的運動1實驗原理及器材重錘拖著紙帶豎直下落時，假如所受阻力比重錘的

8、重力小得多，可近似認為重錘僅在重力作用下運動，根據(jù)打出的紙帶分析研究重錘的運動規(guī)律使用的器材有打點計時器、交流電源、紙帶、重錘、鐵夾及鐵架臺2.主要實驗步驟 1如圖3­2­4所示，把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，使兩個限位孔上下對齊，連接好電源圖3­2­42把紙帶穿過兩個限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，讓重錘靠近打點計時器3用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，翻開打點計時器的電源，松開手讓重錘和紙帶自由下落4重復(fù)幾次，選取一條點跡明晰的紙帶分析計算3實驗本卷須知1為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選質(zhì)量大、體積小的物體如重錘等2打點計時器應(yīng)豎直固定好 3重錘

9、應(yīng)靠近打點計時器，且要先接通打點計時器的電源，再放手讓重錘運動.實驗探究1實驗步驟的考察在“測定勻變速直線運動的加速度的實驗中，是用打點計時器在紙帶上打的點記錄小車的運動情況某同學做此實驗時步驟如下：A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，放開紙帶，再接通電源B將打點計時器固定在長木板上，并接好電路C把一條繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼D小車停頓運動后，直接取下紙帶E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔F換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選取一條明晰的進展數(shù)據(jù)處理其中錯誤或遺漏的步驟有：1_ _；2_將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上_【解析】實驗過

10、程中應(yīng)先接通電源再放開紙帶，取下紙帶前應(yīng)先斷開電源，所以錯誤操作是A、D步驟根據(jù)實驗的過程，合理順序為BECADF.【答案】1A中應(yīng)先通電，再放開紙帶2D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源BECADF實驗探究2實驗數(shù)據(jù)的處理在用電火花打點計時器或電磁打點計時器研究勻變速直線運動的實驗中，某同學打出了一條紙帶，計時器打點的時間間隔為0.02 s，他按打點先后順序取5個計數(shù)點每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，如圖3­2­5所示，那么相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為 _s用刻度尺量得OA1.50 cm，AB1.90 cm，BC2.30 cm，CD2.70 cm.由此可知，紙帶做 _選填“勻加速或

11、“勻減速運動，打C點時紙帶的速度大小為_m/s.物體運動的加速度為_m/s2.結(jié)果保存兩位有效數(shù)字圖3­2­5【解析】按打點先后順序每5個點取1個計數(shù)點，那么計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s.sABOABCABCDBC0.40 cm；那么紙帶做勻加速運動vC m/s0.25 m/s.a m/s20.40 m/s2.【答案】0.10勻加速0.250.40實驗探究3創(chuàng)新實驗設(shè)計如圖3­2­6所示，一個小球沿斜面向下運動，用每間隔 s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為 s，測得小球在幾個連續(xù)相等時間內(nèi)位移數(shù)據(jù)見表，那么圖3­2­6s1/cms2/cms3/cms4/cm8.209.3010.4011.501小球在連續(xù)相鄰相等時間內(nèi)的位移之差_選填“相等或“不相等，小球的運動性質(zhì)屬于_直線運動2有甲、乙兩位同學計算小球加速度方法如下：甲同學：a1，a2，a3，a乙同學：a1，a2，a你認為甲、乙中哪位同學的計算方法正確？_，加速度值為_m/s2.3圖中頻閃相機拍攝第二張照片的時刻小球瞬時速度為_m/s.【解析】1根據(jù)表格中位移數(shù)據(jù)可