测定匀变速直线运动的加速度讲义.docVIP

狮维曲线2019暖冬辅导班·初升高物理 PAGE PAGE 11 第八讲测定匀变速直线运动的加速度 一、打火花打点计时器 电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器. 给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期，当电源频率为50赫兹时，它每隔0.02S打一次点。是高中常用测速仪器。 计数点： 为什么要取计数点？怎么取计数点？ 二、学生实验：测定匀变速直线运动的加速度 1．实验原理： 利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图像． (1)某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度． (2)若v－t图像为一倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度． 2．实验器材： 打点计时器、纸带、交流电源、小车、细绳、一端带有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、坐标纸、复写纸、导线． 三、误差和有效数字 1．误差：测量值与真实值之间的差异叫做误差，误差按产生原因可分为系统误差和偶然误差． (1)系统误差 ①产生原因：由于仪器本身不精确或实验方法粗略，实验原理不完善产生的． ②特点：当多次重复测量时，测量值总是同样的偏大或偏小． ③减小方法：校准测量仪器，改进实验方法，完善实验原理． (2)偶然误差 ①产生原因：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的． ②特点：测量值和真实值相比有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同． ③减小方法：多次测量求平均值． 2．有效数字 (1)可靠数字：通过直接读数获得的准确数字． (2)存疑数字：通过估读得到的数字． (3)有效数字：带有一位存疑数字的全部数字． (4)凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(存疑数字)． (5)运算结果一般可用2～3位有效数字表示. 四、实验步骤 1．如图1所示，把一端装有定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． 图1 2．把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板上平稳地加速滑行． 3．把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面． 4．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动．于是，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．换上新纸带，重复实验三次． 五、数据处理 1．挑选纸带并测量 在三条纸带中选择一条点迹最清晰的．为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1s)取一个计数点进行测量，如图2所示．(相邻两点间还有4个点未画出) 图2 2．瞬时速度的计算和记录 (1)设计表格并记录相关数据 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) (2)根据vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T)，计算某点瞬时速度，其中T＝0.1s. 3.作出小车运动的v－t图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央． (2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．求出小车的加速度 方法有两种 (1)利用v－t图像的斜率：a＝eq \f(Δv,Δt) (2)利用逐差法：a＝eq \f(?x6＋x5＋x4?－?x3＋x2＋x1?,9T2) 三、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车． 3．打点完毕，立即断开电源． 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间T等于多少．一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间为T＝0.02×5s＝0.1s. 5．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央． 6．利用描出的点作v－t图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使大多数点在直线(或曲线)上，不在线上的点均匀分布在直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点应舍去． 例1　在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，利用打点计时器打出了如图3所示的一条纸带，其中1、2、3、4、5、6、7均为计数点，且相邻的两个计数点之间都有4