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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,*,*,*,自主学习,一、打点计时器,1电磁打点计时器使用交流电压为,的电源，当电源涉率是50Hz时，它每隔,打一个点,2电火花计时器是利用,在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用,交流电压，当电源频率为50Hz时，它也是每隔,打一个点,4V6V,0.02s,火花放电,220V,0.02s,二、纸带的数据记录,1取点的原则：从打下的纸带中选取,的纸带，舍掉开始比较密集的点迹，以便于测量位置取一个计数点,A,，然后每5个点(或者说每隔4个点)如图所示，取一个计数点,B,、,C,、,D,.这样每两个计数点间的时间间隔为,T,，计算比较方便,点迹清晰,0.1s,2从纸带读取长度的方法：利用毫米刻度尺测出各点到,A,点的距离，算出相邻计数点间的距离,s,1,、,s,2,、,s,3,、,s,4,、,s,5,、,s,6,.由于毫米刻度尺的最小刻度是mm，读数时必须估读到mm的,下一位,三、实验原理,1利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法,设,s,1,、,s,2,、,s,3,为纸带上相邻两个计数点之间的距离，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做匀变速直线运动,2由纸带求物体运动加速度的方法,(1)逐差法：根据,s,4,s,1,s,5,s,2,s,6,s,3,3,aT,2,，求,a,1,、,a,2,、,a,3,，再算出,a,1,、,a,2,、,a,3,的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度,设,T,为相邻两计数点之间的时间间隔，则,“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据,s,1,、,s,2,、,s,3,，以减小偶然误差,(2),用,v,t,图象求加速度：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即,v,n,求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出,v,t,图象，图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度,四、实验器材,电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸,五、实验步骤,1把一端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，如图所示,2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下面)，并把纸带的一端固定在小车的后面,3,把小车停在靠近,处，接通,后，放开,，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取下纸带，换上新纸带，重复实验三次,打点计时器,电源,小车,4从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉,开头,一些较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是,T,0.02s,5,，在选好的开始点下标明,A,，依次标为,B,、,C,、,D,、,E,(这些点叫做计数点),5一般要测出六段位移,s,1,、,s,2,、,s,3,、,s,4,、,s,5,、,s,6,.,6根据测量结果，利用,“,实验原理,”,中给出的公式算出加速度,a,1,、,a,2,、,a,3,的值，(注意,T,0.1s)求出,a,1,、,a,2,、,a,3,的平均值，就是小车做匀变速直线运动的加速度,0.1s,深化拓展,一、注意事项,1要在钩码落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码,2要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止车掉在地上或撞坏滑轮,3开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器,4应该先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再释放小车,5小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无多大区别,6选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点(计数点和计时点有区别)，弄清楚所选的时间间隔,T,等于多少秒,二、误差分析,本实验中误差来源于,s,和,T,.由于电源频率很稳定，所以打点时间,T,的误差可忽略不计在用毫米刻度尺测量,s,时，要求眼睛正对刻度尺,【特别提醒】,除了每两计数点间逐段测量长度,s,1,、,s,2,、,s,3,外，还可让刻度尺的零刻度对准第一个计数点0，分别测出各计数点1、2、3,到0点的距离,d,1,、,d,2,、,d,3,，此时用 来求各点的瞬时速度,规律方法,逐差法和图象法是测定加速度的常用的两种方法，它们都比较准确地计算出物体运动的加速度运动学公式中的两个推论,s,aT,2,和 在有关纸带的数据处理时经常用到在用图象法计算加速度时，据所给的实验数据描点，然后作出直线，注意所画的直线不一定过所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在直线的两侧,【例1】如图所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，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距离启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，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50Hz.图(b)中,a,、,b,、,c,是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示,(1)根据所提供纸带上的数据，计算打,c,段纸带时小车的加速度大小为_m/s,2,(结果保留两位有效数字),(2)打,a,段纸带时，小车的加速度是2.5m/s,2,.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_,(3)如果取重力加速度为10m/s,2,，由纸带数据可推算出重物,m,0,与小车,m,的质量比为_,解析,(1)用逐差法求加速度，,5.0m/s,2,表示物体在做减速运动，加速度的大小为5.0m/s,2,.,(2)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，据此可求得打,D,4,、,D,5,两点时的瞬时速度分别为：,1.475m/s，,v,5,1.45m/s，而,D,4,D,5,间的平均速度为,1.49m/s，比较这三个速度可看出，速度最大应出现在,D,4,D,5,之间,(3)由题意知，,a,段为重物牵引下的小车加速阶段，,c,段为重物落地后，小车做减速运动的阶段，对,a,段中的重物有,m,0,g,F,m,0,a,a,，小车有,F,F,f,mg,sin,ma,a,；对,c,段中的小车有,F,f,mg,sin,ma,b,(其中,F,为绳中的弹力，,F,f,为小车与斜面间的摩擦力，,为斜面的倾角)由题中所给的数据可求得,m,0,:,m,1:1.,答案,(1)5.0(2),D,4,D,5,(3)1:1,(2009六安市徐集中学高三调研),某学生用打点计时器探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/s,2,，,AB,的距离应为_cm.(保留三位有效数字),解析：,根据匀变速直线运动的规律,C,点的瞬时速度大,答案：,0.9862.585.99,【例2】若实验中电源的频率高于正常频率，而实验者不知道，则计算出来的加速度值与正常值相比偏大还是偏小？,解析,如果实验中电源的频率高于正常频率，而实验者不知道，则实验者在计算加速度时仍然按照正常频率计算，则一定会对结果造成偏差因为,f,实际,f,正常,，所以打点计时器打点的时间间隔,T,实际,T,正常,，打出的纸带上实际的点间距离差,s,实,但由于实验者不知道的缘故，所以在计算时要用实际的位移差,s,实,除以正常的时间间隔,T,正常,的二次方，而发生这个位移所用的时间没有这么大，因此，这种情况下，计算出的加速度值比真实加速度的值偏小,答案,偏小,在,“,研究匀变速直线运动,”,的实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是(),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,解析：,选取计数点可以使相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，故A正确在实验中如果小车运动的加速度过小，打出的点就很密，长度测量的相对误差较大，测量的准确度会降低，因此小车的加速度大一些较好，选项B错误适当增加钩码个数，可使小车的加速度适当增大，故选项D正确舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，可以减小长度测量的相对误差，故选项C正确,答案：,ACD,请同学们认真完成课后强化作业,
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