实验一：匀变速直线运动.ppt

* 实验一：研究匀变速直线运动 一、实验要求 1.练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车的运动情况 2.会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速度 3.能画出小车运动的v-t图象，根据图象求加速度 二、实验原理 1.打点计时器 (1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f=50Hz时，每隔0.02s打一次点. 电磁打点计时器：4-6V交流电源. (2)工作条件 电火花打点计时器：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可以利用纸带上打出的点确定计数点间的时间间隔. ③通过研究纸带上各点之间的间距，可以判断物体的运动情况. 2.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 设s1、s2、s3、s4…为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如Δs=s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=常数，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动. 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、交流电源、复写纸. 三、实验器材 四、实验步骤 1.把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器连接在电源上 2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码.把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行. 如图所示 3.将小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，等打点计时器打点稳定后，放开小车.换上新纸带，重复实验3次 4.从几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d，记录并填入表中 6 ---- v/m·s-1 ---- s/m ---- d/m ---- 时间t/s 5 4 3 2 1 0 位置编号 五、数据处理 1.由实验数据得出v-t图象 (1)根据表格中的v、t数据，在直角 坐标系中仔细描点. (2)作一条直线，使同一次实验得到 的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t图线，它是一条倾斜的直线. 2. 图象分析： (1)直接分析图象的特点得出.小车 运动的v-t图象是一条倾斜的直线， 如图所示，当时间增加相同的值Δt， 速度也会增加相同的值Δv，由此得 出结论：小车的速度随时间均匀变化. (2)通过函数关系进一步得到，既然小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化. 1.小车运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起系统误差 2.纸带上计数点间距测量以及作v-t图象引起偶然误差 六、主要误差分析 七、注意事项 1.平行：纸带、细绳要和长木板平行 2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置 3.一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 4.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞 5.减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集 6.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点 7.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 1.钩码带动小车做加速运动时，因受摩擦等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直线运动，因此可用阻力小的气垫导轨替代长木板； 2.用频闪照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提高实验的精确度. 八、实验改进 1.某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，并在每条纸带上每5个计时点取一个计数点,依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示.请根据给出的甲、乙、丙、丁四段纸带回答： (1)从纸带甲上撕下的 那段应该是乙、丙、丁 三段纸带中的____. (2)打纸带甲时，物体的 加速度大小是__________m/s2;打计数点1时，物体的速度大小是___________m/s. 【解析】因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打甲纸 带时，加速度 m/s2=0.6 m/s2, 又小车运动的加速度：