1-5实验 研究匀变速直线运动

1、1-5实验 研究匀变速直线运动一、实验目的1. 练习使用打点计时器(电磁打点计时器和电火花计时器)，学会用纸带研究物体的运动2. 根据SaT2，判断物体的运动是不是匀变速直线运动3. 根据SaT2，测定匀变速直线运动的加速度二、基本仪器使用(1)打点计时器(电磁式、电火花式)是一种通过在纸带上周期性打点来记录时间的仪器，若打点周期为T，则纸带的运动时间t等于打点间隔数n与T的乘积，即tnT.与它配套的器材有：交流电源、纸带、复写纸等(2)研究物体运动的常用实验方法：利用纸带记录物体的运动，通过分析纸带的打点情况来把握物体的运动三、实验原理(1)电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时

2、仪器，电磁打点计时器的工作电压是 46 V，电火花打点计时器的工作电压是 220V当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02s打一次点当物体拖着纸带运动时，打点计时器便在纸带上打出一系列点，这些点记录了运动物体的位移和发生相应位移所用的时间，据此可定量研究物体的运动(2)根据SaT2，判断物体的运动若SS2S1S3S2aT2，则物体做匀变速直线运动某段时间内的中间时刻的瞬时速度为vn例如：v4(3)用打上点的纸带求物体加速度的方法测各段长度时，不要用短尺分段测量，而是从第一个计数点开始量出各计数点到第一个计数点的距离如图 逐差法求加速度用 S4S1 S5S2 S6S3 求出三个加速度，后求平均值

3、。图象法求加速度用vn求出A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度，画出vt图线，图线的斜率就是加速度a.四、实验器材打点计时器；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；两根导线五、实验步骤(1)把附有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)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面实验装置见图(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下一系列的点换上新纸带，重复实验三次(4)从三条纸带中

4、选择一条比较理想的使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T0.025 s0.1 s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3标明的点0,1,2,3叫做计数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3.(5)测出六段位移S1，S2，S3，S6的长度，把测量结果填入表中(6)根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1、a2、a3的值，注意T0.025 s0.1 s.(7)求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度六、注意事项1. 计时器打出的点不清晰，可能

5、是电压偏低或振针位置不合适打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些2. 拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打点计时器 的位置. 小车的加速度应适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出78个计数点为宜3. 要先接通电源，后让纸带运动，并且每打完一条纸带，应及时切断电源4. 选择点迹清晰的纸带，在纸带上选择点间间隔较大的一段内的点作为计数点不必把打的第一个点作为计量起点，并做好标记供分析用，应区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般使T0.10 s)选取的计数点不少于65. 将纸带平放在水平桌面

6、上，用米尺测量任一计数点到基准点间的距离并做好记录，不要分段测量读数时应估读到毫米下一位.例1电磁打点计时器是一种使用_电压交流电源的计时仪器，电火花计时器是一种使用_电压交流电源的计时仪器；若电源的频率为50 Hz，实验者在处理实验数据时，将每隔3个计时点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为_ s；如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者如不知道工作电压的频率变为小于50 Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)1.利用打点计时器测定物体的匀变速直线运动的加速度时，在纸带上打出一系列的点设相邻的计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、

7、s6，相邻的计数点之间的时间间隔为T，则下列关系式中误差最小的是()Aa(s2s1)/T2 Ba(s4s1)/3T2Ca(s3s1)(s4s2)/4T2 Da(s4s1)(s5s2)(s6s3)/9T22打点计时器打出的纸带，每6个点为一组编号，对相邻两个编号间的时间间隔判断正确的是()A相邻两个编号间的时间间隔为0.02 s B相邻两个编号间的时间间隔为0.10 sC相邻两个编号间的时间间隔为0.12 s D相邻两个编号间的时间间隔为0.60 s3打点计时器打出的某张纸带上的点不清晰，可能是因为以下的哪个原因()A通的是直流电 B没有用复写纸 C点针过长 D点针稍短4通过观察某次运动所拍摄的

8、频闪照片，发现照片上相邻物点间的距离先增大，后减小，下列对物体所做运动的情况的判断正确的是()A物体当时一定做匀速运动 B物体当时可能做匀速运动C物体是先加速，再减速运动 D物体是先减速，再加速运动5. 在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是()A选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D适当增加挂在细绳下钩码的个数6在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有_(遗漏步骤可编上序号G、H、)A拉住纸带，将小车移

9、至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源 B将打点计时器固定在平板上，并接好电源 C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面吊着适当重的钩码 D取下纸带 E将平板无滑轮的一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动 F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后按合理顺序填写在横线上_7在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50 Hz，如图所示是一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离分别为1

10、.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小为v4_m/s，小车的加速度大小a_m/s2.(结果保留三位有效数字)8光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来图(b)中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的

11、顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0102 s和4.0103 s用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示(1)滑块的宽度d_cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1_m/s，滑块通过光电门2时的速度v2_m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的_，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小一些9如下图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹

12、的铁架台和带夹子的重物，此外还需_(填字母代号)中的器材A直流电源、天平及砝码B直流电源、毫米刻度尺C交流电源、天平及砝码 D交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度为使图线的斜率等于重力加速度，除作vt图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_10某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图所示请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：(填字母)(1)从纸带A上撕下的

13、那段应该是B、C、D三段纸带中的_(2)打A纸带时，物体的加速度大小是_m/s2.1. D 2 B 3 D 4 C 5. ACD6解析：A中应先接通电源，再放开纸带C中应调整滑轮的高度，使细绳与平板平行，D中应先断开电源，使打点计时器停止工作，E属于多余步骤应补充G，换上新纸带，重复操作两次H，断开电源，整理好器材正确合理的顺序应为B、F、C、A、D、G、H.7 解析：v4 m/s0.405 m/sx1x10.0140 m，x2x2x10.0215 mx3x3x20.0290 mx4x4x30.0370 mx5x5x40.0440 mx6x6x50.0515 ma m/s20.756 m/s2.答案：0.4050.7568解析：(1)d10 mm0.05 mm210.10 mm1.010 cm.(2)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s.(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些答案：(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块9解析：(1)打点计时器需接交流电源重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码