2019-2020年高中物理 实验手册 第二部分 实验5 测定匀加速直线运动的加速度.doc

2019-2020年高中物理 实验手册 第二部分 实验5 测定匀加速直线运动的加速度实验目的1.学习利用打点计时器测定计数点的即时速度和物体运动的加速度。2.学习用逐差法处理实验数据。实验器材打点计时器，实验电源，导线，长木板，小车，钩码，纸带，刻度尺。实验原理在纸带上连续选取时间间隔为T的一列计数点A、B、C、D、E，见图5-1。各点间距离分别为S1、S2、S3、S4 各点所对应的速度为VA、VB、VC、VD AFDECBS1S2S4S3S5图51 设物体做匀加速直线运动， 加速度为a，根据加速直线运动的位移公式有： (1) (2)(1)+(2) 得出： (3)即做匀加速直线运动的物体，在某段时间里的平均速度就等于它在这段时间内中间时刻的即时速度。（1）（2）所以 （4）其中S是任意两个连续的相等时间间隔内的位移之差。由（4）式变形有： （5）物体做匀加速直线运动时，a为常量，T是打点周期，也是常量，因此S同样为常量。测得某物体做变速运动时，其S是常量，则说明物体做匀加速直线运动。通过对（5）式的分析可以知道，当我们创造条件使物体做匀加速直线运动，如果通过分析纸带发现各个S都相等，那么可以断定物体做匀加速直线运动。如果S不都相等，则可以断定物体做的不是匀加速直线运动.本实验除利用（3）式求得各计数点的瞬时速度外，还要求用逐差法求出其加速度，详见“实验指导”部分。实验指导1. 从能够分辨点迹的位置开始选计数点。然后每间隔4个点选一个计数点。2. 注意区分“位移d”，“相等时间间隔内的位移S”和“相等时间间隔内的位移差S”。参见图5-2，搞清d、S和S的联系与区别。01234S1S2S2S2d4d3d2d1 图523测量时，先直接测量位移d的值，再间接计算出S的值，这样可以减小零点误差。4求加速度a的方法有三种：（1）利用公式 从数学上可以看出： 如果每一个a值都是由相邻的两个S相减后除以得出的，从上式中可以发现中间数据都没有被充分利用。（2）逐差法由于 同理 、式请学生自行证明。这样从、式可得到： 然后再取平均，可得到：上述求加速度的方法称为逐差法。用逐差法求加速度的平均值，可以充分利用所测的数据，减少偶然误差。（3）利用已求出的瞬时速度，按加速度的定义式求加速度求平均时，考虑到充分利用实验数据，同样采用逐差法进行数据处理，如：实验步骤1. 像图5-3那样，附有滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在木板的另一端，把一条细绳一端拴在小车上，跨过滑轮，另一端吊有适当的钩码，穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面。先让小车停在靠近打点计时器的一端，接通电源，放开小车，待纸带全部脱出，关闭电源。图53 2. 取下纸带，找一个比较合适的点做为起点0，然后每间隔4个点选取一个计数点，计数点的时间间隔为0.1秒，如图52所示。3. 用刻度尺间接测量各计数点间距离，由计数点的间距S，求加速度的大小。4. 计算各点的瞬时速度，可以通过坐标纸画出Vt图象，找出直线的斜率，得出加速度a。问题思考1. 为了判断本实验的小车是否做匀加速直线运动， 可以利用上述纸带上的S1、S2、S3等数据，看看是否符合S1：S2：S3 = 1：3：5 的规律。这样做能作出正确的判断吗? 为什么?2. 证明公式3. 图54是某次实验打出的一条纸带，其中0，1，2，3，4为依次选定的计数点，根据图中标出的数据，求第二个计数点的瞬时速度？28.80012343.2012.80d4(cm)图54