2014年一轮复习：实验1研究匀变速直线运动

实验一 研究匀变速直线运动

1.练习使用打点计时器，学会用打点纸带研究小车的运动情况. 2.会利用打点纸带求匀变速直线运动的速度、加速度. 3.能画出小车运动的v-t图象，根据图象求加速度.

1.打点计时器(1)作用： 计时仪器，当所用交流电源的频率f=50 Hz时，每隔0.02 s 打

一次点.(2)工作条件 4 电磁打点计时器： ~ 6 V交流电源 220 电火花计时器： V交流电源

(3)纸带上点的意义.

①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置.②可以利用纸带上打出的点确定计数点间的时间间隔. ③通过研究纸带上各点之间的间距，可以判断物体的运动情况.

2.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法

设s1、s2、s3、s4 为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如Δ s=s2-s1=s3-s2=s4-s3= =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.

3.由纸带求物体运动速度的方法 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vn=(sn+sn+1)/2T.

4.由纸带求物体运动加速度的方法 (1) 逐差法:即根据 s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点 之间的时间间隔),求出a1=(s4-s1)/3T2, a2=(s5-s2)/ 3T2,a3= (s6-s3)/3T2,再算出a1、a2、a3的平均值a=(a1+a2+a3)/3=

s4 s5 s6 s1 s2 s3 , 即为物体的加速度. 29T

(2)图象法:求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出v-t图象， 图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度.

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.

一、实验步骤 1.把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮伸出桌面，把 打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器

连接在电源上.

2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的 钩码.把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的一端固定在 小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行.实验装置

如图所示.

3.将小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，等打点计时器 打点稳定后，放开小车.换上新纸带，重复实验3次.

4.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较

密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、 4 ,测量各计数点到0点的距离d,记录并填入表中.

位置编号 时间t/sd/m s/m v/(m·s-1)

0

1

2

3

4

5

6

5.计算出相邻的计数点之间的距离s1、s2、s3 6.利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速 度，求出各计数

点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入表格中. 7.增减所挂钩码数，再做两次实验.

二、数据处理 1.由实验数据得出v-t图象 (1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标

系中仔细描点.(2)作一条直线，使同一次实验得到的各 点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直 线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t图线，它是一条倾斜的 直线.

2.由实验得出的v-t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化 的规律.

有两条途径进行分析：(1)直接分析图象的特点得出.小车运动的 v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示， 当时间增加相同的值Δ t,速度也会增加相同的值Δ v,由此得 出结论：小车的速度随时间均匀变化.

(2)通过函数关系进一步得到，既然小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v=kt+b,显然v与 t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化.

1.小车运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起系统误差 2.纸带上计数点间距测量以及作v-t图象引起偶然误差

1.平行：纸带、细绳要和长木板平行2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置 3.一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断 开电源，后取下纸带 4.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩

码落地，小车与滑轮碰撞