第3章 第2节 匀变速直线运动的实验探究

1、.第2节匀变速直线运动的实验探究一、实验目的1练习使用打点计时器2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法3测定匀变速直线运动的加速度4学会探究仅在重力作用下物体运动的规律和方法二、实验原理1打点计时器1构造及特点电火花打点计时器电磁打点计时器构造图示工作电压220 V交流电46 V交流电打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02 s0.02 s记录信息位移、时间2工作原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点对应的时间为0.02 s，相邻两点之间的间隔 可以用尺子测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的位移2

2、频闪照相法及其应用1频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔一样时间的影像的方法2频闪灯：每隔相等时间闪光一次，如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光10次3频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片4记录信息：物体运动的时间和位移3物体是否做匀变速直线运动的判断方法1利用平均速度v，当t很短时，可以近似认为平均速度等于t时刻的瞬时速度，利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动2利用ss2s1s3s2snsn1aT2判断物体是否做匀变速直线运动三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、小车、垫

3、片、长木板、刻度尺、导线等.一、实验步骤1将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜如图3­2­1所示图3­2­12连接好打点计时器的电路注意此过程中要断开开关3将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面，并使小车靠近打点计时器4闭合电路开关，然后释放小车，打完纸带后立即关闭电源5更换纸带，重复操作三次6选择一条点迹最明晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点作为开场点选择相隔0.1 s的假设干个计数点进展长度测量，并将数据填入下面表格中.计数点位置编号0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6相邻计数点间的间隔

4、s/m对应计数点的速度v/m·s1二、数据处理1用逐差法求加速度以取六个间隔为例，那么a1，a2，a3.加速度的平均值为aa1a2a3s4s5s6s1s2s3逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，到达正、负偶尔误差充分抵消的作用，使计算结果更接近真实值2用v­t图象求加速度1在三条纸带中选择一条最明晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开场点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1 s的假设干计数点进展测量，在选好的开场点下面标明0，在第六个点下面标1，在第11个点的下面标2，依此类推，每5个点下面计一个数，这些标数字的点叫做

5、计数点如图3­2­2所示，测出两相邻计数点的间隔 分别为s1、s2、s3填入下表图3­2­2位置间隔0112233445间隔间隔 s/m2根据测量结果，再利用匀变速直线运动的瞬时速度的求解方法，即中间时刻的瞬时速度可以用这段时间内的平均速度来求解，也就是vn，可求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，并将瞬时速度的值填入下表.位置编号1234时间t/s速度v/m·s13作出速度时间图象在坐标纸上，以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系根据上表中的v、t数据，在直角坐标系中描点，如图3­2­3所示，通过观察、考虑，找出这些点的

6、分布规律，然后根据这些点的分布趋向，用一条平滑的曲线包括直线连接这些点，并尽量让多数点落在曲线上或直线上，不在曲线或直线上的点应分布在曲线或直线两侧，且两侧的点数大致一样图3­2­3三、误差分析误差产生原因减小方法偶尔误差纸带上计数点间间隔 的测量v­t图作出的并非一条直线屡次测量求平均值大多数点在线上，不在线上的点尽可能均匀分布在两侧系统误差小车、纸带运动过程中有摩擦电源的不稳定性使用电火花打点计时器使用稳压电源四、本卷须知1开场释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该是先接通电源，等打点稳定后，再释放小车3打点完毕，立即断开电源4如打出的点较轻或是短线时，应调

7、整振针距复写纸的高度5选择一条点迹明晰的纸带，舍弃点密集部分，适中选取计数点，弄清楚时间间隔T.6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点明晰7不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕可先统一量出各计数点到开场点之间的间隔 读数时应估读到毫米的下一位8要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T0.02 s×50.1 s.9在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内五、实验探究物体仅在重力作用下的运动1实验原理及器材重锤拖着纸带竖直下落时，假如所受阻力比重锤的

8、重力小得多，可近似认为重锤仅在重力作用下运动，根据打出的纸带分析研究重锤的运动规律使用的器材有打点计时器、交流电源、纸带、重锤、铁夹及铁架台2.主要实验步骤 1如图3­2­4所示，把打点计时器竖直固定在铁架台上，使两个限位孔上下对齐，连接好电源图3­2­42把纸带穿过两个限位孔，下端用铁夹连到重锤上，让重锤靠近打点计时器3用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，翻开打点计时器的电源，松开手让重锤和纸带自由下落4重复几次，选取一条点迹明晰的纸带分析计算3实验本卷须知1为尽量减小空气阻力的影响，重物应选质量大、体积小的物体如重锤等2打点计时器应竖直固定好 3重锤

9、应靠近打点计时器，且要先接通打点计时器的电源，再放手让重锤运动.实验探究1实验步骤的考察在“测定匀变速直线运动的加速度的实验中，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小车停顿运动后，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明晰的进展数据处理其中错误或遗漏的步骤有：1_ _；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

10、程中应先接通电源再放开纸带，取下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】1A中应先通电，再放开纸带2D中取下纸带前应先断开电源BECADF实验探究2实验数据的处理在用电火花打点计时器或电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了一条纸带，计时器打点的时间间隔为0.02 s，他按打点先后顺序取5个计数点每相邻两个计数点间还有4个点，如图3­2­5所示，那么相邻两个计数点之间的时间间隔为 _s用刻度尺量得OA1.50 cm，AB1.90 cm，BC2.30 cm，CD2.70 cm.由此可知，纸带做 _选填“匀加速或

11、“匀减速运动，打C点时纸带的速度大小为_m/s.物体运动的加速度为_m/s2.结果保存两位有效数字图3­2­5【解析】按打点先后顺序每5个点取1个计数点，那么计数点之间的时间间隔为0.1 s.sABOABCABCDBC0.40 cm；那么纸带做匀加速运动vC m/s0.25 m/s.a m/s20.40 m/s2.【答案】0.10匀加速0.250.40实验探究3创新实验设计如图3­2­6所示，一个小球沿斜面向下运动，用每间隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为 s，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见表，那么图3­2­6s1/cms2/cms3/cms4/cm8.209.3010.4011.501小球在连续相邻相等时间内的位移之差_选填“相等或“不相等，小球的运动性质属于_直线运动2有甲、乙两位同学计算小球加速度方法如下：甲同学：a1，a2，a3，a乙同学：a1，a2，a你认为甲、乙中哪位同学的计算方法正确？_，加速度值为_m/s2.3图中频闪相机拍摄第二张照片的时刻小球瞬时速度为_m/s.【解析】1根据表格中位移数据可