物理教科版必修1学案第一章第9节测定匀变速直线运动的加速度Word版含答案

第9节测定匀变速直线运动的加速度一、实验目的利用打点纸带研究小车的运动情况，从而求出小车运动的速度和加速度．二、实验原理根据打出的纸带，利用Δx＝aT2求出加速度．或利用eq\x\to(v)＝veq\s\do9(\f(t,2))＝eq\f(x1＋x2,2T)求出速度，利用v－t图像求出加速度．三、实验器材打点计时器、纸带、交流电源、小车、细绳、一端固定有滑轮的长木板、刻度尺、钩码(若干)．四、实验步骤1．如图所示，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．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．从几条纸带中，选择一条比较理想的纸带．为了便于测量，舍去开始比较密集的点，在后面便于测量的地方确定一个合适的点作为计数起始点，为计算方便和减小误差，通常每5个点选取一个计数点，则两个相邻的计数点间的时间间隔为0.1s，计算出各计数点的瞬时速度，并把结果填入下表中．小车在各计数点的瞬时速度计数点时间t/s瞬时速度v/(cm·s－1)2.利用上表中求出的各时刻的速度在图中画出v－t图像，根据图像求出小车运动的加速度a＝eq\f(Δv,Δt).3．利用a＝eq\f(xn－xn－1,T2)求加速度，为减小误差可采用隔项逐差法，即a1＝eq\f(x4－x1,3T2)a2＝eq\f(x5－x2,3T2)a3＝eq\f(x6－x3,3T2)eq\x\to(a)＝eq\f(1,3)(a1＋a2＋a3)＝eq\f(（x6＋x5＋x4）－（x3＋x2＋x1）,9T2).六、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，计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时要及时断开电源．3．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮处之前及时用手按住它．4．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大；加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．5．要区别计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.6．描点时最好用坐标纸，在纵、横坐标轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点．七、误差分析1．电压频率不稳定引起打点误差．2．测量各个x时产生的误差．3．木板粗糙程度不同，导致摩擦不均匀产生的误差．4．作v－t图像时单位选择不合适或描点不准确产生误差．八、误差和有效数字1．误差(1)定义：在测量中，测出的数值(测量值)与真实值之间的差异叫做误差．(2)分类：系统误差和偶然误差．(3)系统误差①产生：仪器本身不精确、实验方法粗略或实验原理不完善产生的．②系统误差的特点：多次重复测量时，测量值总是大于(或小于)真实值．③减小系统误差的方法：校准测量仪器(或使用更精密测量仪器)，改进实验方法，完善实验原理等．(4)偶然误差①产生：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：测量值与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：多次重复测量求平均值．(5)误差与错误的区别：误差不是错误，一般情况下误差不可以避免，只能想办法减小．而错误是由于操作不当引起的，在实验过程中可以避免．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：通过估读得到的那部分数字．(3)有效数字：测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字．[学生用书P31]对实验步骤的考查在“匀变速直线运动的实验探究”的实验中，是用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况．某同学做此实验时步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码D．小车停止运动后，直接取下纸带E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F．换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理(1)其中错误或遗漏的步骤有：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.(2)将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上．________________________________________________________________________.[解析]实验过程中应先接通电源再放开纸带，取纸带前应先断开电源，所以错误操作是A、D步骤．根据实验的过程，合理顺序为BECADF.[答案](1)①A中应先通电，再放开纸带②D中取纸带前应先断开电源(2)BECADF对实验数据的处理某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s.(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式(要求保留三位有效数字)．vB＝________m/s，vC＝__________m/s，vD＝________m/s，vE＝________m/s，vF＝________m/s.(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．(3)根据上一问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度为________m/s2.(保留两位有效数字)[解析](1)根据一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，可求得打下B、C、D、E、F五个计数点时小车的速度．(2)在v－t图上找出对应的五个坐标点，然后过坐标点画出一条倾斜的直线，尽可能让五个点都通过此直线，如不行，一定要使不在直线上的点均匀地分布在直线的两侧．这样就取了平均值，减少了偶然误差．(如图所示)(3)根据匀变速