第3章 第2节 匀变速直线运动的实验探究.doc

第2节匀变速直线运动的实验探究一、实验目的(1)练习使用打点计时器．(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．(3)测定匀变速直线运动的加速度．(4)学会探究仅在重力作用下物体运动的规律和方法．二、实验原理1．打点计时器(1)结构及特点电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220V交流电4～6V交流电打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02s0.02s记录信息位移、时间(2)工作原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点相邻两点对应的时间为0.02s相邻两点之间的距离可以用尺子测量这样打点计时器既记录了时间又记录了对应的位移．2．频闪照相法及其应用(1)频闪照相法：利用照相技术每隔一定时间曝光一次从而形成间隔相同时间的影像的方法．(2)频闪灯：每隔相等时间闪光一次如每隔0.1s闪光一次即每秒闪光10次．(3)频闪照片：利用频闪灯照明照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的位置通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．(4)记录信息：物体运动的时间和位移．3．物体是否做匀变速直线运动的判断方法(1)利用平均速度v＝eq\f(ΔsΔt)当Δt很短时可以近似认为平均速度eq\f(ΔsΔt)等于t时刻的瞬时速度利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动．(2)利用Δs＝s2－s1＝s3－s2＝…＝sn－sn－1＝aT2判断物体是否做匀变速直线运动．三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、小车、垫片、长木板、刻度尺、导线等.一、实验步骤1．将打点计时器固定在长木板的一端并用垫片垫高此端使木板倾斜．如图3­2­1所示．图3­2­12．连接好打点计时器的电路．(注意此过程中要断开开关)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下面表格中.计数点位置编号0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6相邻计数点间的距离s/m对应计数点的速度v/m·s－1二、数据处理1．用逐差法求加速度以取六个间隔为例则a1＝eq\f(s4－s13T2)a2＝eq\f(s5－s23T2)a3＝eq\f(s6－s33T2).加速度的平均值为a＝eq\f(13)(a1＋a2＋a3)＝eq\f(13)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s4－s13T2)＋\f(s5－s23T2)＋\f(s6－s33T2)))＝eq\f(19T2)[(s4＋s5＋s6)－(s1＋s2＋s3)]．逐差法处理数据求加速度的平均值好处是各个数据都得到了利用达到正、负偶然误差充分抵消的作用使计算结果更接近真实值．2．用v­t图象求加速度(1)在三条纸带中选择一条最清晰的舍掉开头一些比较密集的点迹在后边便于测量的地方找一个开始点为了测量方便和减小误差通常选择相隔0.1s的若干计数点进行测量在选好的开始点下面标明0在第六个点下面标1在第11个点的下面标2依此类推每5个点下面计一个数这些标数字的点叫做计数点．如图3­2­2所示测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、s3…填入下表．图3­2­2位置间隔0～11～22～33～44～5间隔距离s/m(2)根据测量结果再利用匀变速直线运动的瞬时速度的求解方法即中间时刻的瞬时速度可以用这段时间内的平均速度来求解也就是vn＝eq\f(sn＋sn＋12T)可求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度并将瞬时速度的值填入下表.位置编号1234时间t/s速度v/m·s－1(3)作出速度—时间图象．在坐标纸上以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系．根据上表中的v、t数据在直角坐标系中描点如图3­2­3所示通过观察、思考找出这些点的分布规律然后根据这些点的分布趋向用一条平滑的曲线(包括直线)连接这些点并尽量让多数点落在曲线上(或直线上)不在曲线(或直线)上的点应分布在曲线(或直线)两侧且两侧的点数大致相同．图3­2­3三、误差分析误差产生原因减小方法偶然误差①纸带上计数点间距离的测量②v­t图作出的并非一条直线①多次测量求平均值②大多数点在线上不在线上的点尽可能均匀分布在两侧系统误差①小车、纸带运动过程中有摩擦②电源的不稳定性①使用电火花打点计时器②使用稳压电源四、注意事项1．开始释放小车时应使小车靠近打点计时器．2．应该是先接通电源等打点稳定后再释放小车．3．打点完毕立即断开电源．4．如打出的点较轻或是短