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文档简介
逐差法求加速度
做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间间隔T内
,位移之差是一个常量
即Δx=x2-x1=
x3-x2=·······=xn-xn-1=aT2
此推论常有两方面的应用:
一是用以判断物体是否做匀变速直线运动,
二是用以求加速度
X1X2X3X4X5X6推论:Xm-Xn=(m-n)aT2逐差相等关系
前提条件
•[练习]
在测定匀变速直线运动的加速度实验中,得到一条纸带如下图所示,A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点,若相邻计数点的时间间隔为0.1s,则粗测小车的加速度为________m/s2.
1.58推论:Xm-Xn=(m-n)aT2•应用1:分析纸带时常用此方法及规律
•(1)判断物体是否做匀加速直线运动
•由于相邻相等时间内物体位移差
•Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2
•如果物体做匀变速直线运动,即a恒定,则Δx为一恒量,这一结论反过来也成立。
•即如果所打纸带在任意两个相邻相等时间内位移差相等,则说明物体做匀变速直线运动.
X1X2X3X4X5X6应用2:逐差法求加速度
虽然用a=ΔxT2可以从纸带上求得加速度,但利用一个Δx求得的加速度偶然误差太大,最好多次测量求平均值.
求平均值的方法可以有两个:
一是求各段Δx的平均值,用Δx求加速度,
二是对每一个位移差分别求出加速度,再求加速度的平均值.
两种求平均值的实质是相同的,达不到减小偶然误差的目的.
X1X2X3X4X5X6如:a=a1+a2+…+an+1n=Δx1T2+Δx2T2+…+ΔxnT2n
=
x2-x1
+
x3-x2
+…+
xn+1-xn
nT2=xn+1-x1nT2
X1X2X3X4X5X6这样求平均值的结果仍是由两段T内的位移xn+1和x1决定,其余各段都没有有效利用,偶然误差相同,不利于准确研究物体运动的加速度.
我们怎样把纸带上各段位移都利用起来计算加速度呢?
如图所示,如果纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x6
21413Txxa
22523Txxa
23633Txxa
23216549)()(Txxxxxx
3321aaaa
此式把各段位移都利用上,有效地减小了仅由两次位移测量带来的偶然误差,这种方法被称为逐差法.
偶数≥4由Xm-Xn=(m-n)aT2得
逐差法求加速度方法一
如图所示,如果纸带上测得连续5个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x5
22412Txxa
23522Txxa
232544)()(Txxxx
221aaa
奇数≥5由Xm-Xn=(m-n)aT2得
逐差法求加速度方法二
X1X2X3X4X5O
A
B
C
D
E
去一段留连续部分
2321654)T3()xxx()xxx(a
总结:两段法求加速度:(两计数点时间T)
3T3T由△X=aT2得
O
A
B
C
D
E
X1X2X3X4X523254)T2()xx()xx(a
例:在实验中,得到纸带如图所示,图中的点为计数点,在每两个相邻的计数点间还有4个点没有画出,则小车运动的加速度为(单位:m/s2)A.0.2B.2.0C.20.0D.200.0解:
相邻两计数点间的时间间隔
T=5×0.02s=0.1s任意两连续相等的时间间隔T内的位移之差
由Δx=aT2得
Δx=2.00cm=0.02m222/0.21.002.0smTxa
练习:某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,实验时得到一条纸带如下图所示.他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点,在这点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清,于是他测得AC长为14.56cm,CD长为11.15cm,DE长为13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为________m/s,小车运动的加速度大小为________m/s2,A、B的距离应为________cm.(保留三位有效数字)解析:物体做匀变速直线运动,
平均速度等于中间时刻的瞬时速度.所以C点的速度等于AE距离的平均速度
smTXXXVvDECDACAEc/986.04
为使得到的实验数据更准确,应该采用逐差法计算加速度
212TXXaABCD
222TXXaBCDE
2221/58.242smTXXXXaaaBCABDECD
ΔX=XDE-XCD=XCD-XBC=XBC-XAB
代入数据得XAB=5.99cm.由Xm-Xn=(m-n)aT2得
典例2一物体做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24m和64m,每一个时间间隔为4s,求物体的初速度、末速度及加速度.
[解析]
解法一:基本公式法.
如图所示,由位移公式得,
x1=vAT+12aT2
x2=vA·2T+12a(2T)2-(vAT+12aT2),
vC=vA+a·2T,
将x1=24m,x2=64m,T=4s代入以上三式,
解得a=2.5m/s2,vA=1m/s,vC=21m/s.解法二:用平均速度法.
连续两段时间T内的平均速度分别为:
v1=x1T=244=6m/s
v2=x2T=644=16m/s.且v1=vA+vB2
v2=vB+vC2,
由于B是A、C的中间时刻,
则vB=vA+vC2=v1+v22=6+162=11m/s.解得:vA=1m/s,vC=21m/s其加速度为:a=vC-vA2T=21-12×4=2.5m/s2.解法三:用逐差法.
由Δx=aT2可得
a=ΔxT2=64-2442=2.5m/s2
①
又x1=vAT+12aT2
②
vC=vA+a·2T
③
由①②③解得:vA=1m/s,vC=21m/s.[规律方法]
质点做匀加速直线运动,设质点运动的初速度为v0、加速度为a,可根据位移公式或速度公式与平均速度推论式或逐差法求解.
如图所示,如果纸带上测得连续5个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…
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