实验(测匀变速直线运动加速度)

实验：测匀速直线运动的加速度一）实验目的（1）用打点计时器研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度。（2）掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。（二）实验原理1. 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是 50Hz）,因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点cm之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。 2由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2为时间间隔相等的各计数点，.s2、s3、 为相邻两计数点间的距离，若 S=S2合三戶2=；恒量， 即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带 相连的物体的运动为匀变速直线运动。（三）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。（四）实验步骤（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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。再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的砝码，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3l所示。（2）把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车 让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。 换上新纸带，重复三次。（减小偶然误差）（3 ）从三条纸带中选择一条比较理想的纸 带，舍掉开头比较密集的点子，在后面便于测 量的地方找一个开始点，并把每打5个点的时间作为一个计时单位，即T=0.02sX5=0.1s。在选好的开始点下面记为0,第6点作为记 数点1,依此标出计数点2、3、4、5、6、。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别 记作s、s、s、s、s以，然后求出各计数点的瞬时速度,填入书37页表格中.l 256以（4）根据实验数据描点，画出速度-时间图象（书38页）,利用图像求出小车运动的加速度（五）数据处理方法 速度：中点时间速度公式 加速度：（1）用“逐差法”求加速度：即根据s4-si=s5-s2=s6-s3=3aT2 （T为相邻两计数点间的415263s ss ss s时间间隔）求出a1、a4、a =-63，再算出a、a、a的平均值即1 3T 223T 23 3T 21 2 3为物体运动的加速度。s + s一（2） 用v-t图法:即先根据v = 卄1求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，n2T图线的斜率即为物体运动的加速度。（3）公式：xaT2一.误差和有效数字（一）、误差1、测量值与真实值之间的差异叫做误差。2、误差按产生的原因可分为系统误差和偶然误差两种。（1）系统误差: 、产生原因：由于测量仪器结构缺陷、实验方法粗略或实验原理不完善造成的。 、特点：当多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。 、减少方法：改进实验仪器，完善实验原理（2） 偶然误差: 、产生原因：由于实验者本身及各种偶然因素造成的。 、特点：当多次重复同一测量时，有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。 、减少方法：多次测量求平均值。（二）有效数字1、凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（存疑数字） 。2、能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字叫做有效数字。3、运算结果一般可用 23 位有效数字表示。课堂练习：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 50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。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14.56 cm，CD长 为11.15cm, DE长为13.73 cm,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，AB的距离应为cm。（保留三位有效数字）答： 0.986 ，2.58 ，5.99 ；课后作业：1某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的人、B、C、D等几条 较为理想的纸带,并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s， 将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别 是从三条不同纸带上撕下的.Q在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是Q打A纸带时，物体的加速度大小是m/s2 答：（2） G 丙伞 3.33m/s2 f 2如图（甲）所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料2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悬挂圆柱棒的线后，在圆柱棒竖 直下落的过程中，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图（乙）所示，设毛笔接 触棒时不影响棒的运动测得记号之间的距离依次为 26.0mm、41.0mm、56.0mm、 71.0mm、86.0mm、101.0mm,已知电动机铭牌上标有“ 1500r / min ”字样，由此研 究圆柱棒的运动情况（l ）毛笔画相邻两条线的时间间隔T =s，图（乙）中的圆柱棒的（选填“左”或“右”端是悬挂端.（2 ）根据图（乙）所给的数据，计算毛笔画下 记号C时圆柱棒下落的速度Vc=A m/s ,圆柱棒竖直下落的加速度a = Am/s2.答：.（1）0.04 左；（ 2）1.29.43. 在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点 间的四个点未画出）。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别叫 a、b、 c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如 图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而可求出加速度。A BCDEF（请你在Xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示vt关系的图线（作答在题卡 上）,并指出哪个轴相当于v轴？答：这种实验数据处理的方法可称为“等效替代法”在以下的物理研究中，采用这种类似方法的是A. 通过实验和推理得出牛顿第一定律B. 在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，用小球落地点的水平距离来代替速度C. 在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变，研究电流与电压的关系D. 在描述电场或磁场时，引入电场线或磁感线从第一个计数点开始计时，要想求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度?答:o若测得a段纸带的长度为2.0cm, e段纸带的长度为 10.0cm，则加速度为m/s2。答：（10分）（1）vt图线如图所示（2分，两图中的一个即可得2 分）y轴相当于v轴（1分）（2）B （2 分）b （2 分）2.0 （3 分）4如图11 （a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的 位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重4二GT十隹尸-072击28牛,2(a)!.92 亠 2.98_单位：cm12.0讥901.731148|1国1评3根据所提供纸带上的数2留两位有效数字）M歼，计算打c段:纸带时小车的加速度大小为！（结果C带运动方向如箭头所示。物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打 点计时器使用的交流电频率为50 Hz。图11 （b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速 度可能出现在b段纸带中的。图111（b）如果取重力加速度10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为。解：（1）5.0 m/s2 （结果是 4.8 m/s2 的得 1 分） d4d3区间内1:15.某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。 实验步骤如下：a. 安装好实验器材。b. 接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如3图中0、c.d.测量1、2、3、 通过测量和计算e.分别计算出二、零12 13 14 15 16 17 18 19 20做iii百11liii、iigii、iil”您11|。| iiIiii I 学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。6 6f.以S为纵坐标、t为横坐标，标出S与对应时间t的坐标点，画出S-t图线。 t t t结合上述实验步骤，请你完成下列任务： 实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下 面的仪器和器材中，必须使用的有和。(填选项代号)A.电压合适的50Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺 D.秒表E.天平F.重锤 将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐， 0、 1、 2、 5计数点所在的位置如图4所示，则 S2=cm， S5=cm。 该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐 标点，请你在该图中标出与2、 5两个计数点对应的坐 标点，并画出S-t图线。t 根据S -t图线判断，在打0计数点时，小车的速度t岭=0._8 口/$；它在斜面上运动的加速度a= _ m/s2。 答：(1) B(2)A, C (2.972.99), (13.1913.21)如图(0.160.20), (4.605.00)