实验四研究匀变速直线运动.ppt

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1、一、实验目的一、实验目的1学会使用打点计时器学会使用打点计时器2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法3学会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度学会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度二、实验原理二、实验原理1打点计时器打点计时器(1)用途及特点：计时仪器，每隔用途及特点：计时仪器，每隔0.02 s打一次点打一次点(2)(3)纸带上点的意义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；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；动情况；可以利用纸带上打出的点来确

2、定计数点间的时间间隔可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔2利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设设s1、s2、s3为纸带上相邻两个计数点之间的距离，为纸带上相邻两个计数点之间的距离，若若ss2s1s3s2s4s3常数，即连续相等常数，即连续相等的时间内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做的时间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匀变速直线运动3加速度的测量加速度的测量匀变速直线运动满足匀变速直线运动满足saT2，即测出纸带上相邻点迹，即测出纸带上相邻点迹间的距离间的距离s1、s2、s3、s4结合打点周期即可测出加结合

3、打点周期即可测出加速度速度三、实验器材三、实验器材一端附有定滑轮的长木板、小车、细线、钩码一端附有定滑轮的长木板、小车、细线、钩码(若干若干)、打点计时器、纸带、刻度尺、电源、导线等打点计时器、纸带、刻度尺、电源、导线等四、实验步骤四、实验步骤1把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使定滑轮伸出把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路连接好电路2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合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，并把它的

4、一端固定适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验装置如图实在小车的后面实验装置如图实41所示，放手后，所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行看小车能否在木板上平稳地加速滑行图实图实413把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点换上新纸带，重复三次一系列的点换上新纸带，重复三次4从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始

5、确定计数点，为了密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即时间单位，即T0.1 s，如图实，如图实42所示，正确使用所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中的表格中图实图实42位置位置编编号号0123456时间时间t/s00.10.20.30.40.50.6相相邻邻两两计计数点数点间间的距离的距离s/m计计数点的速度数点的速度v/(m/s)5.增减所挂的钩码个数，重复实验两次增减所挂的钩码个数，重复实验两

6、次图实图实4 43 3六、注意事项六、注意事项1打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整振针距复写纸的高度，使之增打出的是短横线，应调整振针距复写纸的高度，使之增大一点大一点2使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再释放小车稳定工作后，再释放小车3释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置4使用电火花计时器时应注意把两条白纸带正确穿好，墨使用电火花计时器时应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之

7、间；使用电磁打点计时器时，应让粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面纸带通过限位孔，压在复写纸下面5小车另一端挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使小车另一端挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小而使纸带上的点过纸带上打的点太少，或者加速度太小而使纸带上的点过于密集于密集6选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点弃开头密集部分，适当选取计数点(计数点与计时点有区计数点与计时点有区别别)，弄清楚所选的时间间隔，弄清楚所选的时间间隔T.7测测s时

8、不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算算a时要注意用逐差法，以减小误差时要注意用逐差法，以减小误差七、误差分析七、误差分析1电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不是电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不是0.02 s.2间隔测量时的读数误差间隔测量时的读数误差3长木板各处的粗糙程度不完全相同长木板各处的粗糙程度不完全相同4用作图法求加速度时，所作出的用作图法求加速度时，所作出的vt图象并非是一条直线图象并非是一条直线八、实验改进八、实验改进 物块带动小车做加速运动时，物块带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响致使小车因受轨道等

9、各方面的影响致使小车加速度不恒定，即小车不真正做匀加速度不恒定，即小车不真正做匀加速直线运动，若采用如图实加速直线运动，若采用如图实4 图实图实444所示装置则可避免将包有白纸的总质量为所示装置则可避免将包有白纸的总质量为m的圆柱的圆柱金属棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上金属棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱的线后，并随之转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱的线后，圆柱金属棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱金属棒面上的纸圆柱金属棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱金属棒面上的纸上画出记号，得到对应的纸带，如图实上画出记号，得到对应的纸带，如

10、图实45所示所示图实图实45 测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的长测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的长度间隔度间隔s1、s2、s3，利用逐差法，利用逐差法saT2，根据电动机，根据电动机转动的周期转动的周期T，即可求出金属棒下落的加速度，即可求出金属棒下落的加速度a.例例1(2010全国卷全国卷)利用图实利用图实46中所示的装置可以研究自由落体运动中所示的装置可以研究自由落体运动实验中需要调整好仪器，按通打点计实验中需要调整好仪器，按通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的小点图实打点计时器会在纸带上打出一系列

11、的小点图实46(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有_(填入正确选项前的字母填入正确选项前的字母)A天平天平B秒表秒表C米尺米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：一个你认为可能引起此误差的原因：_.答案答案(1)C(2)打点计时器与纸带之间存在摩擦打点计时器与纸带之间存在摩擦(其他合其他合理答案也可理答案也可)解析解析本题考查自由落体运动，实验器材的选取

12、，实验误本题考查自由落体运动，实验器材的选取，实验误差的分析等知识点考查考生实验设计和实验误差分析的差的分析等知识点考查考生实验设计和实验误差分析的能力能力(1)处理纸带求加速度，一定要知道长度，则要米尺；打点处理纸带求加速度，一定要知道长度，则要米尺；打点计时器就是测量时间的工具，则不需要秒表，重力加速度计时器就是测量时间的工具，则不需要秒表，重力加速度的值和物体的质量无关，则不需要天平的值和物体的质量无关，则不需要天平(2)加速度小了，说明物体受到了阻力作用，据此说一条理加速度小了，说明物体受到了阻力作用，据此说一条理由就行由就行例例2(2010重庆高考重庆高考)某同学用打点计时器测量做匀

13、加速直某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率线运动的物体的加速度，电源频率f50 Hz.在纸带上打出在纸带上打出的点中，选出零点，每隔的点中，选出零点，每隔4个点取个点取1个计数点，因保存不当，个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图实纸带被污染，如图实47所示，所示，A、B、C、D是依次排列是依次排列的的4个计数点，仅能读出其中个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：个计数点到零点的距离：sA16.6 mm，sB126.5 mm，sD624.5 mm.图实图实47若无法再做实验，可由以上信息推知：若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为相邻

14、两计数点的时间间隔为_s；(2)打打C点时物体的速度大小为点时物体的速度大小为_m/s；(取取2位有位有效数字效数字)(3)物体的加速度大小为物体的加速度大小为_(用用sA、sB、sD和和f表示表示)解析解析本题考查应用打点计时器研究匀变速直线运动，本题考查应用打点计时器研究匀变速直线运动，意在考查考生应用纸带分析匀变速直线运动的速度与加意在考查考生应用纸带分析匀变速直线运动的速度与加速度问题速度问题(1)因相邻的两计数点间还有因相邻的两计数点间还有4个计时点，个计时点，故故t5T0.1 s.例例33用电磁打点计时器或电火花打用电磁打点计时器或电火花打点计时器打出的纸带只能测定短距点计时器打出

15、的纸带只能测定短距离过程中的速度，若要测定长距离离过程中的速度，若要测定长距离过程中的速度，过程中的速度，s s如测定某人在走路如测定某人在走路过程中的速度就不能用以上两种打过程中的速度就不能用以上两种打 图实图实48点计时器了有人设计了一种简易的点计时器了有人设计了一种简易的“滴水计时器滴水计时器”，就，就可以粗略地测定人在走路过程中的速度可以粗略地测定人在走路过程中的速度取一只饮料瓶，用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔，在取一只饮料瓶，用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔，在瓶中灌满水，用手提着，使水均匀滴出瓶中灌满水，用手提着，使水均匀滴出(如图实如图实4 48 8所所示示)实验中可用旋松、旋紧瓶盖的方法开、关计时器实验中可用旋松、旋紧瓶盖的方法开、关计时器(1)测出计时器的滴水周期；测出计时器的滴水周期；(2)用计时器判定你在赛跑时不同阶段的运动性质；用计时器判定你在赛跑时不同阶段的运动性质；(3)测定你在匀速步行时的速度测定你在匀速步行时的速度答案答案见解析见解析点击此图片进入点击此图片进入“专题针对训练专题针对训练”