实验匀变速直线运动的研究

3.2实验：研究匀变速直线运动

【自主学习】

实验目的：使用打点计时器测定匀变速直线运动的加

速度。

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，刻度尺，导线，电源，钩码，细绳。

实验步骤：

1．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸

处桌面。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。

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边

挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带

的一端固定在小车的后面。

3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放

开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带

上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。

4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一

些比较密集的点子，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=0.02×5=0.1s。在选好的开始

点下面标明A，在第六点下面标明B，在第十一点下

面标明C，在第十六点下面标明D， ，点A、B、

C、D 叫做计数点，如图所示。两个相邻计数点

间的距离分别是s1、s2、s3

s1 s2 s3

A B C D

实验原理

推导过程：

实验数据的处理方法

①“逐差法”求加速度，

②纸带上某点的瞬时速度

计算打点纸带上某一点的瞬时速度的依据是：作匀

变速直线运动的物体，在某段时间内中间时刻的瞬时

速度等于这段时间内的平均速度。

③利用纸带上各点的瞬时速度做图像，利用“图象法”

求加速度，即由vn=(sn+sn+1)/2T，求出数个点的速度，画出v-t图，直线的斜率即加速度.

[注意事项]

1、计数点的选取，在开始点下标明：“0”，在第

6个点下标明“A”，在第11个点下标明“B” 把每

打五次点的时间作为时间单位T=0.02s×5=0.1s。

2、开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

3、应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，

再释放小车。

4、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，或者加速度太少，

或者加速度太小，使各段位移无多大区别。

5、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

点与计时点有区别），弄清楚所选的时间间隔T等于

多少秒。

【随堂练习】

1、在实验过程中，对于减小实验误差来说，下列说

法中有益的是

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地小些

C、 舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间

隔适当的一部分进行测量、计算

D、 选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实

验

2.在下列所给器材中，本实验所需的器材有-

__________;为达到实验目的,还应增添__________.

①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧ 秒表 ⑨一端有滑轮的长木板

3.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照

实验进行的先后顺序，将下列步骤的代码填在横线上

__________.

A、 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面

B、 把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并

连好电路

C、 换上新的纸带再重做两次

D、 把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

E、 使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放

开小车，让小车运动

F、 把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下

边吊着合适的钩码

G、 断开电源，取出纸带

4.

在研究匀变速直线运动的实验

中，如图2—3—10所示为一次记录小车运动情况的

纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻

记数点的时间间隔T=0.1 s.

(1)在图2—3—11所示坐标中作出小车的v-t图

线，并根据图线求出a=__________.

(2)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是

___________.此速度的物理意义是__________.

5．用接在50Hz交流低压电源上的打点计时器，测定

小车做匀加速直线运动的加速度，某次实验中得到的

一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印

点取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4。

量得s1=30mm，s2=39mm， s3=48mm，则小车在0与1

两点间的平均速度为 m/s，小车的加速度为

2m/s。