第6课时实验研究匀变速直线运动.docVIP

第 6 课时　实验：研究匀变速直线运动 基础知识归纳 1.实验目的 (1)练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况. (2)测出匀变速直线运动的加速度. 2.实验原理 (1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用　交流　电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是　4～6　V，电火花打点计时器的工作电压是　220　V.当电源频率是50 Hz时，它每隔　0.02　s打一次点. (2)若纸带上相邻点间的位移差xn＋1－xn＝　0　，则物体做匀速直线运动.若xn＋1－xn＝　C(非零常数)　，则物体做匀变速直线运动. (3)根据纸带求加速度的方法： 用“逐差法”求加速度.设相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝　3aT2　(T为相邻计数点间的时间间隔)求出a1＝、a2＝、a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值，就是物体运动的加速度. 3.实验器材 电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片. 4.实验步骤 (1)安装实验装置(如图所示). (2)接通电源，释放小车，重复打纸带三条. (3)挑选纸带，确定计数点，测相邻间距. (4)用逐差法求加速度. 5.注意事项 (1)计时器打出的点不清晰，可能是　电压偏低　或　振针位置不合适　. (2)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些. (3)计时器打点时，应先　接通电源　，待打点稳定后，再　拉动纸带　. (4)拉动纸带前，应使拉动端停靠在　靠近打点计时器　的位置. (5)小车的加速度应适当大些，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7～8个计数点为宜.一、对实验操作步骤及注意事项的理解和掌握 要熟练实验的操作过程，特别注意减少实验误差的操作技巧. 二、数据分析与处理 1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，A、B、C、D、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝常数，即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动. 2.由纸带求物体运动加速度的方法 (1)根据Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝aT 2(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a＝，然后求平均值. (2)用逐差法求加速度：根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT 2 求出a1＝、a2＝、a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值a＝即为物体运动的加速度. (3)用vt图象法，先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度vn＝，求出打第n个点时纸带的瞬时速度，然后作出vt图象，图线的斜率即为物体运动的加速度：a＝. 以上三种求a方法中，方法(1)求法误差较大，如果所测数据多一般选取方法(2)、(3). 三、研究匀变速直线运动的其他方法 研究匀变速直线运动，除了运用纸带数据分析法之外，我们还可以通过频闪照相法、滴水法等进行分析研究. 典例精析 1.实验操作步骤及注意事项 【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上　　　　. A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B.把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路 C.换上新的纸带，再重做两次 D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面 E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 G.断开电源，取出纸带 【解析】正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并用垫片把木板的一端垫高.把打点计时器固定在木板较高的一端，并连好电路.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后.使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再重做两次，即顺序为DBFAEGC. 【答案】DBFAEGC 【思维提升】对实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析，同时要理解实验步骤中关键几步，如“固定时定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于远离定滑轮的一端；开始实验时先接通电源，后释放小车”等. 【拓展1】在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是( ACD ) A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些 C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算 D.适当增加挂在细绳下钩码的个数 【解析