用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度

1、一一. .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器1.1.構(gòu)造構(gòu)造2.2.使用使用二二. .用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng), ,紙帶如圖所示。紙帶如圖所示。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式(1)(1)加速度的計(jì)算公式加速度的計(jì)算公式212TssTsann(2)(2)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度計(jì)算公式中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度計(jì)算公式TSSTSSVNNnnn22111打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶分析S6S5S4S3S2S1S=aT2 TSSVn

2、nn21逐差法求加速度逐差法求加速度S4 - S1 = S4 S3 + S3 S2 + S2 - S1 = 3a1T2S5 - S2 = 3a2T2S6 - S3 = 3a3T2a= (a1+a2+a3) 3=(S4+S5+S6 )- (S1+S2+S3 ) (3T)2逐差法的實(shí)質(zhì)是將逐差法的實(shí)質(zhì)是將紙帶分為兩大段處理。紙帶分為兩大段處理。2TSSa前后Tssvc232ABCs1s2s3O利用紙帶可以求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻利用紙帶可以求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度的瞬時(shí)速度v v：如：如測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度紙帶處理。從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙

3、帶中選紙帶處理。從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，從便于點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的地方取一個(gè)開始點(diǎn)測(cè)量的地方取一個(gè)開始點(diǎn)OO，然后每，然后每5 5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)數(shù)點(diǎn)A A、B B、CC、，這樣做的好處是相鄰記數(shù)點(diǎn)間的，這樣做的好處是相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是時(shí)間間隔是0.1s0.1s，便于計(jì)算。測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距，便于計(jì)算。測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離離s s1 1、s s2 2、s s3 3 利用利用s s1 1、s s2 2、s s3 3 可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差差s s2 2- -

4、s s1 1、s s3 3- - s s2 2、s s4 4- - s s3 3，如果它們?cè)谠试S的誤差范圍，如果它們?cè)谠试S的誤差范圍內(nèi)相等，則可以判定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)內(nèi)相等，則可以判定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 23216549Tssssssa2Tnmssanmt/s0 T 2T 3T 4T 5T 6Tv/(ms-1)利用紙帶求被測(cè)物體的加速度利用紙帶求被測(cè)物體的加速度a a。具體來說又有。具體來說又有3 3種種方法：方法： “逐差法逐差法”：從紙帶上得到：從紙帶上得到6 6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，則位移，則 利用任意兩段相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求利用任意兩段

5、相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求a a：如：如 利用利用v-tv-t圖象求圖象求a a：求出：求出A A、B B、CC、D D、E E、F F各點(diǎn)的即各點(diǎn)的即時(shí)速度，畫出如右的時(shí)速度，畫出如右的v-tv-t圖線，圖線的斜率就是加速度圖線，圖線的斜率就是加速度a a。例例1.1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_（填（填“高高”或或“低低”）壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為）壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為5050z z，實(shí)驗(yàn)者在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，將每隔，實(shí)驗(yàn)者在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，將每隔4 4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間

6、間隔應(yīng)為_；如果在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，；如果在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，實(shí)驗(yàn)者如不知道工作電壓的頻率變?yōu)樾∮趯?shí)驗(yàn)者如不知道工作電壓的頻率變?yōu)樾∮?050z z，這，這樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比是樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比是_（填（填“偏偏大大”、“偏小偏小”或或“不變不變”）。）。低低, 0.08, , 0.08, 偏大（頻率變小，則周期變大，由偏大（頻率變小，則周期變大，由2TSa可知可知a a變小，若仍然按變小，若仍然按T T不變計(jì)算，顯然計(jì)算出的加速不變計(jì)算，顯然計(jì)算出的加速度值比真實(shí)值偏大）。度值比真實(shí)值偏大）。練習(xí)練習(xí)1 1 在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，

7、在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如測(cè)得各連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差不是一個(gè)如測(cè)得各連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差不是一個(gè)恒量，其主要原因是恒量，其主要原因是 A A長(zhǎng)度測(cè)量不精確長(zhǎng)度測(cè)量不精確B B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的間隔不均勻打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的間隔不均勻CC運(yùn)動(dòng)中受到變化的摩擦力作用運(yùn)動(dòng)中受到變化的摩擦力作用D D木板未調(diào)成水平木板未調(diào)成水平C 例例2. 2. 如圖所示的部分紙帶記錄了如圖所示的部分紙帶記錄了“測(cè)定勻變速直線運(yùn)測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)小車勻加速運(yùn)動(dòng)的情況，已實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)小車勻加速運(yùn)動(dòng)的情況，已知小車運(yùn)動(dòng)的加速度知小車運(yùn)動(dòng)的加速度a a=1.00m/s=1.

8、00m/s2 2，A A與與B B、B B與與CC、CC與與D D之間的時(shí)間間隔相同，之間的時(shí)間間隔相同，ABAB11.0cm11.0cm，BCBC=15.0cm=15.0cm，CDCD19.0cm19.0cm，則，則A A與與B B之間的時(shí)間間之間的時(shí)間間隔為隔為T T= = s s，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打CC點(diǎn)時(shí)小車的速度是點(diǎn)時(shí)小車的速度是v vc c= = m/sm/s04. 0111. 015. 02aABBCaST2 . 0215. 019. 02TBDvC所以所以T T=0.2s,=0.2s,即即: : =0.2s=0.2ss. m/s=0.85m/s.練習(xí)練習(xí)2 2 用打

9、點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出下落物體帶動(dòng)的紙帶如用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出下落物體帶動(dòng)的紙帶如圖電源的頻率為圖電源的頻率為50Hz50Hz，從紙帶上連續(xù)取出，從紙帶上連續(xù)取出A A、B B、CC、D D、E E、F F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用米尺測(cè)出六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用米尺測(cè)出A A、B B兩點(diǎn)間距離兩點(diǎn)間距離S1=4.08cmS1=4.08cm，E E、F F兩點(diǎn)間距離兩點(diǎn)間距離S2=5.64cmS2=5.64cm，試寫出用，試寫出用S1S1、S2S2和相鄰兩點(diǎn)間時(shí)間間隔和相鄰兩點(diǎn)間時(shí)間間隔T T計(jì)算重力加速度的公式計(jì)算重力加速度的公式g=_g=_，代入數(shù)據(jù)求出，代入數(shù)據(jù)求出g=_g=_ 練習(xí)練習(xí)3 3 圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)示意圖，

10、圖中缺少的圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中缺少的一個(gè)重要部件是一個(gè)重要部件是_，此實(shí)驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)的，此實(shí)驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)的痕跡很輕但工作電壓正常時(shí)，可能采取的措施（按操痕跡很輕但工作電壓正常時(shí)，可能采取的措施（按操作的難易程度按先易后難進(jìn)行填寫）是作的難易程度按先易后難進(jìn)行填寫）是_永久磁鐵；調(diào)整振針長(zhǎng)度或更換復(fù)寫紙；或調(diào)整振永久磁鐵；調(diào)整振針長(zhǎng)度或更換復(fù)寫紙；或調(diào)整振針的固有頻率使之與針的固有頻率使之與50Hz50Hz交變電流產(chǎn)生的策動(dòng)力共交變電流產(chǎn)生的策動(dòng)力共振振TddvF1046例例3.3.在做在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用

11、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示，并在其上取了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示，并在其上取了A A、B B、CC、D D、E E、F F、GG等等7 7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 4個(gè)點(diǎn)，個(gè)點(diǎn)，圖中沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為圖中沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T T=0.02s=0.02s的交流電源他的交流電源他經(jīng)過測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打經(jīng)過測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B B、CC、D D、E E、F F各點(diǎn)時(shí)物各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如下表：體的瞬時(shí)速度如下表： （1 1）計(jì)算）計(jì)算v vF F的公式為的公式為v vF F= =；（2 2）根據(jù)）根據(jù)(1(1

12、）中得到的數(shù)據(jù)，以）中得到的數(shù)據(jù)，以A A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t=0t=0，試在圖中所給的坐標(biāo)系中，作出試在圖中所給的坐標(biāo)系中，作出v vt t圖象，并求物體的加速度圖象，并求物體的加速度a a= =m/sm/s2 2；（3 3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f f=51Hz=51Hz，而做實(shí)驗(yàn)的，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比（選填：偏大、偏小或不變）（選填：偏大、偏小或不變）a=0.425a=0.4250.005m/s0.005m/s2 2偏小偏小練習(xí)練習(xí)4. 4. 某次研究勻變速直

13、線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用打某次研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出小車帶動(dòng)的紙帶點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出小車帶動(dòng)的紙帶如圖，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別用如圖，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別用S S1 1、S S2 2、S S3 3、S S4 4、S S5 5、S S6 6 表示，計(jì)數(shù)表示，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔用點(diǎn)間的時(shí)間間隔用T T表示，則如下計(jì)算小車加速度大表示，則如下計(jì)算小車加速度大小的式子中正確的小的式子中正確的是是 A A(S(S6 6-S-S1 1)/(5T)/(5T2 2) )B B(S(S3 3+S+S4 4-S-S1 1-S-S2 2)/(2T)/(2T2 2) )CC(S(S5 5-S-S2 2)/

14、(3T)/(3T2 2) )D D(S(S4 4+S+S5 5+S+S6 6-S-S1 1-S-S2 2-S-S3 3)/(3T)/(3T2 2) )AC 例例4利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度，如利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度，如圖給出了該次實(shí)驗(yàn)中從圖給出了該次實(shí)驗(yàn)中從0點(diǎn)開始，每點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中其中0、1、2、3、4、5、6都為記數(shù)點(diǎn)測(cè)得：都為記數(shù)點(diǎn)測(cè)得：s1140 cm，s2190 cm，s3238 cm，s4288 cm，s5339cm，s6387 cm。1)在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，

15、小車的速度分別為：時(shí)，小車的速度分別為：v1 cms，v2 cms，v3 cms，v 4 cms，v5 cms。作出。作出v-t圖象，并由圖象圖象，并由圖象求出小車的加速度求出小車的加速度a cms2。(2) 利用逐差法求出利用逐差法求出a cms2練習(xí)練習(xí)5.5.在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，速度的實(shí)驗(yàn)中，(1)(1)測(cè)量原理根據(jù)的公式是測(cè)量原理根據(jù)的公式是a=_a=_(2)(2)實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測(cè)量?jī)x器有實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測(cè)量?jī)x器有 A A小車小車B B一端帶滑輪的木板一端帶滑輪的木板CC打點(diǎn)計(jì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)器D D低壓交流電

16、源低壓交流電源E E小鉤碼小鉤碼F F秒表秒表GG刻度尺刻度尺H H紙帶紙帶 I I細(xì)繩細(xì)繩A A、B B、CC、D D、E E、GG、H H、I I 3)3)某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中操作有如下步驟，試按合理的順序把步驟某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中操作有如下步驟，試按合理的順序把步驟序號(hào)填在下面的線上：序號(hào)填在下面的線上：_A A把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后面；把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后面；B B把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板沒有滑輪的一端，并與電源相把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板沒有滑輪的一端，并與電源相連接；連接；CC換上新紙帶，重作兩次實(shí)驗(yàn)；換上新紙帶，重作兩次實(shí)驗(yàn)；D D把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌邊

17、；把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌邊；E E先讓小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車；先讓小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車；F F把一條跨過滑輪的細(xì)繩一端拴在小車上，另一端吊一鉤把一條跨過滑輪的細(xì)繩一端拴在小車上，另一端吊一鉤碼；碼；GG斷開電源，取下紙帶；斷開電源，取下紙帶；H H求出三次測(cè)量加速度的平均值，作為測(cè)量的最后結(jié)果求出三次測(cè)量加速度的平均值，作為測(cè)量的最后結(jié)果D、B、A、F、E、G、C、H 例例5.5.為了測(cè)定汽車在平直公路上啟動(dòng)時(shí)的加為了測(cè)定汽車在平直公路上啟動(dòng)時(shí)的加速度，某人拍攝了一張?jiān)谕粡埖灼隙啻伪俣龋橙伺臄z了一張?jiān)谕粡埖灼隙啻伪獾恼?/p>

18、片，如圖示，如果拍攝時(shí)每隔光的照片，如圖示，如果拍攝時(shí)每隔2秒爆光秒爆光一次，汽車車身總長(zhǎng)一次，汽車車身總長(zhǎng)4.5米，那么這輛汽車的加米，那么這輛汽車的加速度約為速度約為 A. 1 m/s2 B. 2 m/s2 C. 3 m/s2 D. 4 m/s2 0 5 10 15 20 250 5 10 15 20 25解：解： 車身長(zhǎng)車身長(zhǎng)4.5米，占標(biāo)尺上米，占標(biāo)尺上3小格，小格，每小格是每小格是1.5米，米，由圖讀出第一、第二次閃光由圖讀出第一、第二次閃光 汽車相距汽車相距S1=1.58=12米，米，第二、第三次閃光汽車相距第二、第三次閃光汽車相距S2=1.513.8 = 20.7米米由由S= a T2得得 a = （20.7 12）/ 4 = 2.2 m/s2 答：答： B 例例6.6.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研