实验：研究匀变速直线运动.ppt

,研究匀变速直线运动,一、实验目的,1.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。,2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。,3.测定匀变速直线运动的加速度。,二、实验原理,1.了解打点计时器.,(1)作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz）。,(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)结构,一.打点计时器,电磁打点计时器,电火花计时器,.电磁打点计时器：,直流？交流？,交流电源工作电压：4-6V,电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，其结构如图所示。它的工作电压是46V。电源频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点。,2.电火花计时器：,原理：脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电。交流电源工作电压：220V,电火花计时器是利用火花放电时在纸带上留下墨粉而显示出点迹的计时仪器，其结构如图所示。使用时，墨粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通220V交流电源，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。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。,可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔,2、纸带上点的意义：,表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置,通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况,3.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：,如图所示，0、1、2为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3为相邻两计数点之间的距离，若S=S2S1=C（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运动。,4.速度、加速度的求解方法：,用“逐差法”求加速度.,根据S4S1=S5S2=S6S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）,这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性,用v-t图象法求加速度：即先根据求出打第n个点时纸带的即时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。,三、实验仪器,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,注意:区分电火花打点计时器-交流电压220V,四、实验步骤,1.把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，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.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。,实验条件：a合力恒定，细线与木板是平行的。b接50HZ，46伏交流电。,3.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。,4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定计数始点，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度的值，最后求其平均值，还可求出各计数点对应的速度，做vt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.小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取78个计数点为宜。,2.要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后即时断开电源。,3.每打完一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰。,5.不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完毕（可先统一量出到计数点0之间的距离），读数时应估读到毫米的下一位。,4.应区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不得少于6个。,6、注意所选取的相等时间间隔T的大小及所测位移S,例题分析,【例1】某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如图146所示，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，该同学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm.,(1)小车做什么运动？(2)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE各多大？(3)计算小车的加速度多大？,问题：,解析：,(1)因为相邻的位移差xBCABCDBCDECDEFDE常数，所以小车做匀加速运动,(2)由图可知，相邻计数点的时间间隔T20.02s0.04s,由求瞬时速度的方法可得：,(3)画vt图象，如图所示，描点、拟合得到直线，由图象可得a2.0m/s2.,答案：(1)匀加速运动(2)0.415m/s0.495m/s0.575m/s0.655m/s(3)2.0m/s2,【例2】某同学用图甲所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz.在所选纸带上取某点为0计数点，然后每3个点取一个计数点所有测量数据及其标记符号如图乙所示,该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：,方法B：由g1(x4x1)/(3T2)，g2(x5x2)/(3T2)，g3(x6x3)/(3T2)，取平均值g8.673m/s2.,方法A：由g1(x2x1)/T2，g2(x3x2)/T2，g5(x6x5)/T2，取平均值g8.667m/s2；,从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6、中，对实验结果起作用的，方法A中有_；方法B中有_因此，选择方法_(选填“A”或“B”)更合这样可以减少实验的_(“系统”或“偶然”)误差本实验误差的主要来源有_(试举出两条),答案：x1、x6(或37.5、193.5)x1、x2、x3、x4、x5、x6(或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)B偶然阻力(空气阻力、振针阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等(任选两条),六、训练,1、根据打点计数器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A、时间间隔B、位移C、加速度D、平均速度,2、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不是圆点，而是短线，这可能是因为()A、打点计数器错接在直流电源上；B、电源电压不稳定；C、电源的频率不稳定；D、振针压得过紧。,AB,D,3、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是（）A、每隔4个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.10s；B、每隔4个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.08s；C、每5个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.10s；D、每隔5个点取一个计数点，则计数点