1.4 实验一：研究匀变速直线运动.doc

学案4 实验一：研究匀变速直线运动 课 前 热 身 一、实验目的 1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，并学会用打上点的纸带研究物体的运动。 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 3.会利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度。 二、实验原理 1.打点计时器 （１）作用 通过打点实现计时功能的仪器，若所用交流电源频率为50Hz，则每隔0.02s打一次点。 （２）工作条件 电磁打点计时器：4V～6V交流电源 电火花计时器：220V交流电源 （３）纸带上点的意义 ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。 ②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动状况。 （４）两种打点计时器 ①电磁打点计时器 电磁打点计时器的构造如图1-4-1所示，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针也跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点。 图1-4-1 ②电火花计时器 电火花计时器构造如图1-4-2所示，利用火花放电在纸带上打出孔而显示点迹的计时仪器，工作电压为220V交流电，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。 图1-4-2 2.匀变速直线运动的特点 （１）物体做匀变速直线运动时，若加速度为a，在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为x1，x2，x3,…,xn，则有：x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2，即任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。可以依据这个特点，判断一个物体是否做匀变速直线运动。 （２）匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度。 （３）由纸带求物体在打下某计数点时瞬时速度的方法：vn= (xn+ xn+1)/(2T)，即时间2T内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，如图1-4-3所示。 图1-4-3 3.由纸带求物体加速度的方法 （１）逐差法 设相邻相同时间（T）内的位移分别为x1,x2，…,xn,则：x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=xn-xn-1=aT2， x4-x1=3a1T2, x5-x2=3a2T2， x6-x3=3a3T2， 得加速度为： （２）图象法 以打某计数点时为计时起点，然后利用vn=（xn+xn+1）/(2T)求出打各点时的速度，描点得v-t图象，v-t图象的斜率即为加速度，如图1-4-4所示。 图1-4-4 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、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 四、实验过程 1.如图1-4-5所示，把一端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远离滑轮的一端，连接好电路。 图1-4-5 2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。 3.把小车停在打点计时器处。先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上新纸带，重复实验三次。 4.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0，１，２，３，４，…，测量各计数点到0点的距离x，并填入表中。) 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s x/m v/(m·s-1) (x/m a/(m·s-2) /(m·s-2) 图1-4-6 （1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为 。 （2）A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x= ;C点对应的速度是 （计算结果保留两位有效数字）。 【解析】本题主要考查刻度尺的读数、利用打点计时器打下的纸带计算瞬时速度、有效数字的要求等，意在考查使用仪器、记录、处理实验数据的能力。毫米刻度尺的精确度为0.1cm,故A、B间的距离为1.70cm-1.00cm=0.70cm,vC=BD/(2T)=(2.00×10-2)/(2×0.1) m/s=0.10m/s。 【答案】(1)0.02s (2)0.70cm 0.10m/s 【例2】在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号Ｇ、Ｈ…… ） 。 Ａ.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源