实验四研究匀变速直线运动.doc

实验四研究匀变速直线运动 第一关：基础关展望高考 基础知识 (一)实验目的 练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动规律. (二)实验原理 测定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则,对纸带数据进行处理. 如图所示,从计数点!0开始每隔4个点记做一个计数点.x1,x2,…,xn是相邻两计数点间的距离,Δx是两个连续相等的时间内的位移之差,即Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2…,T是两个相邻计数点间的时间间隔且T=0.02ns(n为相邻两计数点间的点的数目），由运动学公式x1=v0T+aT2; x2=v1T+aT2; x3=v2T+aT2. 得Δx=x2-x1=aT2,T是恒量,当a为恒量时,Δx也为恒量,即做匀变速直线运动的物体Δx必为恒量,它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件.若物体做初速度为零的匀加速直线运动,其判断条件是: (1)Δx=x2-x1=x3-x2=…xn-xn-1=恒量; (2)Δx=2x1(x1为从开始运动到第一个计数点之间的距离). (三)实验器材 电磁打点计时器,纸带,复写纸片,低压交流电源,小车,细绳,一端附有滑轮的长木板,刻度尺,钩码,导线. (四)实验步骤 1.按下图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,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.把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车. 3.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计时器就在纸带上打下一系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次. 4.选打点清晰的纸带进行研究,舍去开头比较密集的点,确定好记数始点,每隔4个计时点取一个计数点,使时间间隔T=0.1s. 5.用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离x1,x2,x3,…,xn,用逐差法计算加速度的值,最后求其平均值(计算出各计数点对应的瞬时速度,作出v-t图象,求得直线的斜率即为物体运动的加速度). (五)注意事项 1.细绳尽可能与平板平行,以确保细绳对小车的拉力不变. 2.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器. 3.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜. 4.要防止钩码落地撞坏与小车跟定滑轮相撞,应采取一些防范措施. 5.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为1个计数点).选取的计数点不少于6个. 6.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点0之间的距离).读数时估读到毫米的下一位. 第二关：技法关解读高考 解题技法 一、纸带问题的特点和一般处理方法 技法讲解 打点计时器在纸带上留下物体运动的点迹如图所示,这类问题具有的共同特点及特殊的处理方法如下: (1)这些点迹代表了运动物体在不同时刻的位置. (2)每隔相等时间留一个点迹,即任何相邻两点之间的运动时间都相等. (3)选取一些比较清晰的点迹,依次标记0,1,2,3,…代表这些点. (4)相邻两点之间的距离依次记做x1,x2,x3… (5)加速度的基本算法,T为打点周期，即任何相邻两点之间的运动时间.Δx=xn+1-xn,n=1,2,3… 比较精确的计算方法: (6)瞬时速度的计算方法： 典例剖析 例1 在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取0，1,2…,5共6个计数点，1～5每相邻两点间各有四个打印点未画出.用刻度尺测出1，2…，5各点到0点的距离分别为10.92cm,18.22cm,23.96cm，28.30cm，31.10cm，通过电磁打点计时器的交流电频率为50Hz，则物体的加速度为______m/s2，在打出计数点3时物体速度的大小为m/s,打点4时物体速度的大小为m/s，打点5时物体速度的大小为m/s. 解析： 各点间的距离：s1=d2-d1=7.30cm s2=d3-d2=5.74cm s3=d4-d3=4.34cm s4=d5-d4=2.80cm 由逐差法得： 求得： =-1.48m/s2此物体做匀减速运动. 得：v5=0.210m/s. 答案：-1.48m/s20.504m/s0.357m/s0.210m/s 二、由纸带求物体运动加速度的方法 技法讲解 （1）逐差法: 由s4-s1=3a1T2,s5-s2=3a2T2, s6-s3=3a3T2, 推广： （2）公式法 利用求得的各瞬时速度值，按加速度的定义求加速度，即 ③图象法 对匀变速运动来说，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即 …… 将各点速度标到v-t图象中，图线的斜率即为加速度的数值. 典例剖析 例2 利用打点计时器测定做匀加速直