第三节 测量匀变速直线运动的加速度 [学习目标] 1．通过实验，进一步掌握打点计时器的使用，会利用平均速率求瞬时速度，利用逐差法和v-t图像法求加速度．2．体会在实验探究中尊重客观事实，实事求是，养成严谨的科学态度，激发探索兴趣． 一、实验原理和方法 1．用打点计时器打下纸带，据a＝，求出加速度的平均值． 2．用纸带计算出中间时刻的速度：vB＝，作出v-t图像，求出斜率即加速度a． 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等． 三、实验步骤和数据处理 1．实验装置如图所示 把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面，将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路． 2．让纸带穿过打点计时器的限位孔，将其一端夹在小车尾部正中央，把小车靠近打点计时器，在小车前端系上细绳．细绳、纸带与木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上．细绳长度略短于定滑轮离地的高度，细绳跨过定滑轮，挂上适量的钩码． 3．启动打点计时器，然后释放小车，让它拖着纸带运动，适时阻止小车与滑轮相碰．及时关闭电源，更换纸带，重复做三次． 4．选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适的点作为开始点．为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，时间间隔T＝0.02 s×5＝0.1 s． 5．数据处理：方法一：根据纸带计算出：a1＝，a2＝，a3＝． 填入表格： 计数点 位移 s/m 速度 v/(m·s-1) 加速度 a/(m·s-2) 0 — — — 1 s1＝ v1＝＝ — 2 s2＝ v2＝＝ — 3 s3＝ v3＝＝ — 4 s4＝ v4＝＝ a1＝＝ 5 s5＝ v5＝＝ a2＝＝ 6 s6＝ — a3＝＝ 小车做匀变速直线运动的加速度的平均值＝＝． 方法二：利用纸带，根据vn＝＝求得对应每一个计数点的瞬时速度vn填入上面表格中，用图像法作出v-t图像，拟合为直线，根据斜率k＝得出小车运动的加速度a． 四、注意事项 1．应先开启打点计时器，后释放小车． 2．测量时要把刻度尺放上后，一次读完各个数据，且要估读到下一位． 3．计算过程中要注意有效数字的处理． 4．在作v-t图像时，应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点尽可能分布在所作直线的两侧，偏离直线太远的点应舍弃掉． 类型一 实验原理及操作 【典例1】 在测量匀变速直线运动的加速度实验中，某同学操作以下实验步骤： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上．细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．取下纸带 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 (1)所列步骤中有错误的是：_____ _____． (2)遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号F、G、H、……)： _____． (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：_____． [听课记录]_____ _____ 类型二 实验数据处理与分析 【典例2】 在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz，如图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出． (1)根据运动学有关公式可求得vB＝16.50 cm/s，vC＝_____cm/s，vD＝26.30 cm/s； (2)利用求得的数值在图乙所示的坐标系中作出小车的v-t图线(打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝_____m/s2； (3)将图线延长使其与纵轴相交，交点的纵坐标是_____cm/s，此速度的物理意义是_____ _____． 思路点拨：根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出某点的瞬时速度，作出速度—时间图线，结合图线的斜率求出加速度，根据纵轴截距得出A点的速度． [听课记录]_____ _____ 打点纸带问题的分析要点 (1) ... ...
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