勻變速直線運動實驗研究2

1、一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?1)(1)了解打點計時器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法。了解打點計時器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法。(2)(2)學(xué)會用打點計時器測量物體的速度和加速度。學(xué)會用打點計時器測量物體的速度和加速度。(3)(3)能利用能利用v v- -t t圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動。圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動。0.02s電火花計時器與電磁打點計時器的共同點與區(qū)別電火花計時器與電磁打點計時器的共同點與區(qū)別1.打點方式不同：打點方式不同：電磁打點計時器：電磁打點計時器：利用振動的振針打點利用振動的振針打點電火花計時器：電火花計時器：利用火花放電打點利用火花放電打點3.振針打點時與紙帶接觸，會對紙

2、帶產(chǎn)生阻礙振針打點時與紙帶接觸，會對紙帶產(chǎn)生阻礙作用；而火花放電基本不會阻礙紙帶的運動作用；而火花放電基本不會阻礙紙帶的運動電磁打點計時器：電磁打點計時器：46V以下交流電以下交流電電火花計時器：電火花計時器：220V交流電交流電2.電源電壓不同：電源電壓不同：打點頻率相同打點頻率相同01230.02s?s0.1s s=s2-s1=s3-s2=s4-s3= =aT2=常數(shù)同理同理s2s3sns1aT2.其中其中T為為恒量，因恒量，因a也為恒量，也為恒量，saT2為恒量，即做勻為恒量，即做勻變速直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移變速直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是恒量，它是物體做勻變

3、速直線運動的必之差是恒量，它是物體做勻變速直線運動的必要條件，也是我們判斷物體是否做勻變速直線要條件，也是我們判斷物體是否做勻變速直線運動的依據(jù)運動的依據(jù)a=K 圖像的具體作法；圖像的具體作法； 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系( (讓圖讓圖像盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積像盡量分布在坐標(biāo)系平面的大部分面積) )。 描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。 擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應(yīng)該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能

4、多的點處在直線上，不在直線上的點盡可能均勻地分布在直線兩側(cè)。不在直線上的點盡可能均勻地分布在直線兩側(cè)。與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點計時器交流電源的頻率，而相頻率相當(dāng)于打點計時器交流電源的頻率，而相同時間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點計時器打同時間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點計時器打出的點因此，運動物體的頻閃照片既記錄了出的點因此，運動物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的位物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的位移信息至于根據(jù)時間和位移信息求加速度的移信息至于根據(jù)時間和位移信息求加速度的方法，兩者都是一樣的方法，

5、兩者都是一樣的 八、實驗探究八、實驗探究物體僅在重力作用下的運動物體僅在重力作用下的運動 1 1實驗原理及器材實驗原理及器材 重錘拖著紙帶豎直下落時，如果紙帶所受阻力和空氣重錘拖著紙帶豎直下落時，如果紙帶所受阻力和空氣阻力比物體的重力小得多，可近似認(rèn)為重錘僅在重力作用阻力比物體的重力小得多，可近似認(rèn)為重錘僅在重力作用下運動，根據(jù)打出的紙帶分析研究重錘的運動規(guī)律。下運動，根據(jù)打出的紙帶分析研究重錘的運動規(guī)律。 使用的器材有：打點計時器、交流電源、紙帶、重錘、使用的器材有：打點計時器、交流電源、紙帶、重錘、鐵夾及鐵架臺。鐵夾及鐵架臺。 2 2主要實驗步驟主要實驗步驟 (1) (1)如圖所示，把打點

6、計時器豎直固定在鐵架臺如圖所示，把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，使兩個限位孔上下對齊，連接好電源。上，使兩個限位孔上下對齊，連接好電源。 (2) (2)把紙帶穿過兩個限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，把紙帶穿過兩個限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，讓重錘靠近打點計時器。讓重錘靠近打點計時器。 (3) (3)用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開打用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開打點計時器的電源，松開手讓重錘和紙帶自由下落。點計時器的電源，松開手讓重錘和紙帶自由下落。 (4) (4)重復(fù)幾次，選取一條點跡清晰的紙帶分析計算。重復(fù)幾次，選取一條點跡清晰的紙帶分析計算。 3 3實驗注意事項實驗注意

7、事項 (1) (1)為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選質(zhì)量大、為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選質(zhì)量大、體積小的物體體積小的物體( (如重錘等如重錘等) )。 (2) (2)打點計時器應(yīng)豎直固定好。打點計時器應(yīng)豎直固定好。 (3) (3)重錘應(yīng)靠近打點計時器，且要先打開打點計時器重錘應(yīng)靠近打點計時器，且要先打開打點計時器的電源，再放手讓重錘運動。的電源，再放手讓重錘運動。(3)作出速度作出速度時間圖象時間圖象在坐標(biāo)紙上，以速度在坐標(biāo)紙上，以速度v為縱軸、時間為縱軸、時間t為橫軸建為橫軸建立直角坐標(biāo)系根據(jù)上表中的立直角坐標(biāo)系根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點，如下圖所示，通過觀

8、察、思角坐標(biāo)系中描點，如下圖所示，通過觀察、思考，找出這些點的分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點考，找出這些點的分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點的分布趨向，用一條平滑的曲線的分布趨向，用一條平滑的曲線(包括直線包括直線)連連接這些點，并盡量讓多數(shù)點落在曲線上接這些點，并盡量讓多數(shù)點落在曲線上(或直或直線線)上，不在曲線上，不在曲線(或直線或直線)上的點應(yīng)分布在曲線上的點應(yīng)分布在曲線(或直線或直線)兩側(cè)，且兩側(cè)的點數(shù)大致相同兩側(cè)，且兩側(cè)的點數(shù)大致相同注意：在坐標(biāo)紙上畫注意：在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，坐標(biāo)軸單位圖象時，坐標(biāo)軸單位長度的選取要合適，使圖象分布在坐標(biāo)平面的長度的選取要合適，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積

9、上大部分面積上(4)分析分析vt圖象，小車運動的加速度數(shù)值上等圖象，小車運動的加速度數(shù)值上等于于vt圖線的斜率，應(yīng)注意其斜率等于圖線的斜率，應(yīng)注意其斜率等于v/t，不能由不能由tan 求加速度求加速度 例例11打點計時器是高中物理中重要的物理實驗儀器，打點計時器是高中物理中重要的物理實驗儀器，圖中甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的，請圖中甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的，請回答下面的問題?；卮鹣旅娴膯栴}。 (1) (1)甲圖是甲圖是_打點計時器，電源采用的是打點計時器，電源采用的是_。 (2) (2)乙圖是乙圖是_打點計時器，電源采用的是打點計時器，電源采用的是_。 (3)

10、(3)某同學(xué)在某同學(xué)在“勻變速直線運動的實驗探究勻變速直線運動的實驗探究”的實驗的實驗中，是用打點計時器在紙帶上打的點記錄小車的運動情況。中，是用打點計時器在紙帶上打的點記錄小車的運動情況。他做此實驗時步驟如下：他做此實驗時步驟如下： A A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，放開紙帶，再接通電源。放開紙帶，再接通電源。 B B將打點計時器固定在長木板上，并接好電路。將打點計時器固定在長木板上，并接好電路。 C C把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼。下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼。 D D小車停止運動后，直接取

11、下紙帶。小車停止運動后，直接取下紙帶。 E E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔。的限位孔。 F F換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選取一條清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。取一條清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 其中錯誤或遺漏的步驟有：其中錯誤或遺漏的步驟有： _； _。 將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上。將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上。 _ 解析解析 (1)(1)甲圖是電磁打點計時器，電源采用低壓甲圖是電磁打點計時器，電源采用低壓交流電交流電4 46 V6 V。(2)(2)乙圖是電火花打點計

12、時器，所用電源為乙圖是電火花打點計時器，所用電源為220 V220 V交流電。交流電。(3)(3)實驗過程中應(yīng)先接通電源再放開紙帶，取紙帶前應(yīng)先實驗過程中應(yīng)先接通電源再放開紙帶，取紙帶前應(yīng)先斷開電源，所以錯誤操作是斷開電源，所以錯誤操作是A A、D D步驟。步驟。合理的順序應(yīng)是合理的順序應(yīng)是BECADFBECADF。 答案答案 見解析見解析 例例22在在“勻變速直線運動的實驗探究勻變速直線運動的實驗探究”中，從中，從0 0點開始每點開始每5 5個點取個點取1 1個計數(shù)點的紙帶如圖所示，其中，個計數(shù)點的紙帶如圖所示，其中，0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6都是計數(shù)點。測得都是

13、計數(shù)點。測得s s1 11.40 cm1.40 cm，s s2 21.90 cm1.90 cm，s s3 32.38 cm2.38 cm，s s4 42.88 cm2.88 cm，s s5 53.39 cm3.39 cm，s s6 63.87 cm3.87 cm。 (1) (1)在打點計時器打出點在打點計時器打出點1 1、2 2、3 3、4 4、5 5時，小時，小車的速度分別為車的速度分別為v v1 1_cm/s_cm/s，v v2 2_cm/s_cm/s，v v3 3_cm/s_cm/s，v v4 4_cm/s_cm/s，v v5 5_cm/s_cm/s； (2) (2)在平面直角坐標(biāo)系中作

14、出小車運動的在平面直角坐標(biāo)系中作出小車運動的v vt t圖像；圖像； (3) (3)分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律。 (2) (2)根據(jù)以上計算出的各計數(shù)時刻的速度值，用描點根據(jù)以上計算出的各計數(shù)時刻的速度值，用描點法即可作出小車運動的法即可作出小車運動的v vt t圖像，如圖所示。圖像，如圖所示。 (3) (3)由圖可知，描繪小車運動的由圖可知，描繪小車運動的v vt t圖像是一條向上傾圖像是一條向上傾斜的直線，可判斷出小車的速度是隨時間均勻增加的。斜的直線，可判斷出小車的速度是隨時間均勻增加的。 答案答案 (1)16.50(1)16.5021.4021.40

15、26.3026.3031.3531.3536.3036.30 (2) (2)見解析見解析(3)(3)小車運動的速度是隨時間均勻增加的小車運動的速度是隨時間均勻增加的 例例33在做在做“勻加速直線運動的實驗探究勻加速直線運動的實驗探究”的實驗中，的實驗中，打點計時器接在打點計時器接在50 Hz50 Hz的低壓交變電源上，某同學(xué)在打出的的低壓交變電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上每紙帶上每5 5點取一個計數(shù)點，共取了點取一個計數(shù)點，共取了A A、B B、C C、D D、E E、F F六個六個計數(shù)點計數(shù)點( (每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出) )。從每一個計。從每一個計數(shù)

16、點處將紙帶剪開分成五段數(shù)點處將紙帶剪開分成五段( (分別為分別為a a、b b、c c、d d、e e段段) )，將，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOyxOy坐標(biāo)系中，如坐標(biāo)系中，如圖圖3 32 25 5所示，由此可以得到一條表示所示，由此可以得到一條表示v vt t關(guān)系的圖線，關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小。從而求出加速度的大小。圖圖3 32 25 5 (1) (1)請你在請你在xOyxOy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示vt關(guān)系的圖線關(guān)系的圖線( (作答在圖上作答在圖上) )，并指出，并指出_(“_(“x x”或或“y y”)”)軸相當(dāng)于軸相當(dāng)于v v軸。軸。 (2) (2)從第一個計數(shù)點開始計時，為求出從第一個計數(shù)點開始計時，為求出0.15 s0.15 s時刻的時刻的瞬時速度，需要測出瞬時速度，需要測出_段紙帶的長度。段紙帶的長度。 (3) (3)若測得若