第2节匀变速直线运动的实验探究

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,复习：,匀变速运动规律,1,、基本公式,如何判断物体的运动是不是匀变速直线运动？,做匀变速直线运动的物体在连续相等时间内的位移之差是恒量即,s,2,s,1,s,3,s,2,aT,2,.,s,aT,2,为恒量，,这是物体做匀变速直线运动的必要条件。,也是判断物体是否做匀变速直线运动的依据,第2节匀变速直线运动 的实验探究,一、认识打点计时器,电磁打点计时器,电火花打点计时器,2,工作原理,(1),电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器当接在,46V,的低压交流电源上时，线圈的磁场方向周期性改变，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电流变化周期一致，当电源频率为,50 Hz,时，它每隔,0.02 s,打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为,0.02 s.,(2),电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器当接通,220 V,交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹当电源频率为,50 Hz,时，它也是每隔,0.02 s,打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是,0.02 s.,3,两种打点计时器的比较,4,6 V,低压交流,220 V,交流,振针打点,电火花打点,每隔,0.02 s,打一次点,每隔,0.02 s,打一次点,振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大,火花放电不会影响纸带运动，误差较小,1.,对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中，正确的是,(,),A,电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电,B,两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样,C,电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸,D,电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉,【解析】,电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉，所以,C,、,D,错误,【答案】,AB,用打点计时器探究沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动,1.,练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带 研究物体的运动。,2.,掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。,3.,测定匀变速直线运动的加速度。,一、实验目的,二、实验器材,打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、垫片、长木板、刻度尺、导线等。,三、实验步骤,1,、将打点计时器固定住长木板的一端，并用垫片垫高次端，试木板倾斜，如图,3-15,所示,2,、连接好打点计时器的电路，（注意此过程中要断开开关）,1,、将打点计时器固定住长木板的一端，并用垫片垫高次端，试木板倾斜，如图,3-1,3所示,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,、选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点作为开始点，选择相隔,0.1s,的若干个计数点进行长度测量，并将数据填入设计好的表格中,实验步骤,四、注意事项,1,开始释放小车时，应使小车停在靠近打点计时器位置,2,使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再释放纸带,3打点完毕，立即断开电源,4如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度,5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点,(,计数点与计时点有区别,),，弄清楚所选的时间间隔,T,.,6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰,7.,测位移时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求。,1,、根据打点计数器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是,(),A,、时间间隔,B,、位移,C,、加速度,D,、平均速度,2,、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不是圆点，而是短线，这可能是因为,(),A,、打点计数器错接在直流电源上；,B,、电源电压不稳定；,C,、电源的频率不稳定；,D,、振针压得过紧。,A B,D,3,、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是 （）,A,、每隔,4,个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为,0.10s,；,B,、每隔,4,个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为,0.08s,；,C,、每,5,个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为,0.10s,；,D,、每隔,5,个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为,0.08s,；,B C,4,、,某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时,得到如图所示的纸带,他舍弃密集点后,从,O,点开始如图所示选取计数点,则每两个计数点,的时间间隔,为,_,秒。,A B C D E,0,0.06,如图所示，,0,、,1,、,2,为时间间隔相等的各计数点，,S,1,、,S,2,、,S,3,为相邻两计数点之间的距离，若,s,s,2,s,1,s,3,s,2,s,4,s,3,常数，即若,两连续相等的时间间隔,里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。,1 2 3 4 5,0,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,1、判断物体是否做匀变速直线运动？,五、数据处理,【,例,1】,某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如下图所示，已知打点计时器每隔,0.02s,打一个点，该同学，测量数据如图中所示，单位是,cm.,问题,1,：小车做什么运动？,解析：因为相邻的位移之差，,即,x,BC,AB,CD,BC,DE,CD,EF,DE,常数,所以小车做匀加速直线运动,A,B,G F E D C,2,、求小车运动某时刻的瞬时速度：,G,F,E,D,A,B,C,需测量的量：,所选取的两点间的位移,S,1,、,S,2,、,S,3,、,S,4,、,S,5,、,S,6,用刻度尺量出,关系式：,同理可以求出,C,、,D,、,E,、,F,、,G,的瞬时速度,问题,2,：试计算,vB,、,vC,、,vD,、,vE,各点的瞬时速度多大？,A,B,G F E D C,解析：由图可知，相邻计数点的时间间隔,T,20.,1,s,0.,2,s,，由求瞬时速度的方法可得,3,、用打点计时器打出的纸带求加速度,由,s,aT,2,得,S,2,-S,1,=a,1,T,2,s,3,-s,2,=a,2,T,2,s,4,-s,3,=a,3,T,2,s,5,-s,4,=,a,4,T,2,s,6,-s,5,=,=a,5,T,2,不好的 方法,逐差法：,s,4,-,s,1,=3a,1,T,2,s,5,-,s,2,=3a,2,T,2,s,6,-,s,3,=3a,3,T,2,A,B,C,D,E,F,G,A,B,C,D,E,F,G,（1）“逐差法”求加速度,G,F,E,D,A,B,C,（2）“vt图象法”求加速度,由,可求得物体在打,A,点，,B,点，,C,点,的瞬时速度再作出,v,t,图象，图线的斜率即为该物体做匀变速直线运动的加速度,注：,A,点，,B,点，,C,点,为计数点,注意：,1,、在坐标纸上画,v-t,图象时，坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的大部分面积上,2,、分析,v,t,图象，小车运动的加速度数值上等于,v,t,图线的斜率，即,v/t,【,例,1】,某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如下图所示，已知打点计时器每隔,0.02s,打一个点，该同学选择了,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六个计数点，测量数据如图中所示，单位是,cm.,问题,3,：计算小车的加速度多大？,解析：,画,v,t,图象，如图所示，描点、拟合得到直线，,B,C,D,E,由图象可得,a,2.0 m/s,2,二、频闪照相法及其应用,频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一段时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的影像的方法在频闪照相中会用到频闪灯,(,右图,),，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔,0.1 s,闪光一次，即每秒闪光,10,次当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出,频闪照相,与打点计时器记录的信息相比较，频闪照相是如何记录时间信息和位移信息的呢？,10,0,0,0,0,0,0,0,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率，而相同时间出现的影像相当于打点计时器打出的点，因此频闪照片记录了物体运动的时间和位移。利用频闪照片求物体的速度和加速度，与同纸带的处理方法相同。,现在你明白了吗？,【,例,2】,小球作直线运动时的频闪照片如图所示，已知频闪周期,T,0.1s,，小球相邻位置间距分别为,OA,6.51cm,，,AB,5.59cm,，,BC,4.70cm,，,CD,3.80cm,，,DE,2.89cm,，,EF,2.00cm.,小球在位置,A,时的速度大小,v,A,_m/s.,小球运动的加速度大小,a,_m/s,2,.,0.605,0.900,三、科学探究,研究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动,打点计时器、低压交流电源、铁架台、纸带、复写纸、重物、刻度尺,实验器材：,实验装置图：,学生电源,实验步骤：,1,、把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路。,2,、将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。,3,、用手握住纸带，让重物静止并靠近打点计时器，先接通电源，然后放开纸带，让重物自由下落。,4,、更换纸带，重复,2,、,3,步。,5,、选择一条点迹清晰的纸带，标记上,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,，并用刻度尺测量出各段的距离，计入表格并求出加速度,a,。,1,、打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，电磁打点计时器工作电压为,4-6V,电火花计时器工作电压为,220V,，它们的打点周期都是,0.02S,同时还能记录物体运动的位移信息。,2,、在时间间隔很短的情况下，平均速度可近似为瞬时速度，进而可求出物体的加速度，判断物体是否做匀加速直线运动。,3,、频闪照片可记录物体的,时间和位移,信息，因此可仿照纸带的处理方法求出物体的加速度。,