5 实验测匀变速直线运动的加速度和速度 学案- 副本

2014高考物理总复习实验专题教案

测定匀变速直线运动的加速度 速度（含练习使用打点计时器）

[实验目的]

1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。

2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。

[实验原理]

1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。

2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若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的运动为匀变速直线运动。

3．由纸带求物体运动加速度的方法：

（1）利用“逐差法”求加速度，

(a)若为偶数段，设为6段，则，，，然后取平均值，即或由直接求得；

(b)若为奇数段，则中间段不用，如5段，则不用第三段，则，然后取平均值，即；或由直接求得。这样所给的数据充分利用，提高准确程度。

（2）用v-t图法：即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。

例. 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50Hz，如图1所示为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点，用米尺量出1、2、3、5点到0点的距离如图1所示。试求：

（1）小车做什么运动？

（2）当打第3个计数点时，小车的速度为多少？

（3）若小车做匀变速直线运动，小车的加速度为多少？

解析：（1）相邻两计数点间的位移差分别为：；同理，。在误差允许的范围内，可近似认为，即连续相等的时间内的位移差相等，所以小车做匀减速直线运动。

（2）根据匀变速直线运动的规律可得：

（3）①利用“逐差法”

负号表示加速度方向与初速度方向相反

或用求得。

②利用图象法 作出图象如图2所示，求出斜率即为加速度大小值。

[实验器材]

小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。

[实验步骤]

1．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。

2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它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，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。

4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。

[注意事项]

1．纸带打完后及时断开电源。

2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜。

3．通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个。

4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数估读到毫米的下一位。

[例题]

1．电磁打点计时器是一种使用______电源的计时仪器，它的工作电压是______。如图所示，A是______，B是______，C是______，D是______，E是______，F是______。

答案：交流，4至6V，线圈，振动片，限位孔，振针，永磁体，接线柱。

2．如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。

（1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm）

各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：小车的位移在________范围内相等，所以小车的运动是________。

（2）根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度a==______m/s2。

（3）根据an-3=，可求出 a1==______m/s2，a2==______m/s2，a3==______m/s2，

所以， ==______m/s2。

答案：（1）1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意两个连续相等的时间里、在误差允许的，匀加速直线运动；（2）1.58；（3）1.59，1.57，1.59，1.58。

3．在研究匀变速直线运动的实验中，如图所示，为一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。

（1）根据________计算各点瞬时速度，则

vA=______m/s，vB=______m/s，vC=______m/s，

vD=______m/s，vE=______m/s。

（2）在如图所示坐标中作出小车的v-t图线，并根据图线求出a=________。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________。

答案：（1）vn=，0.53，0.88，1.23，1.58，1.93；（2）3.50m/s2，0.53m/s，开始计时小车的速度，即vA。

纸带问题求加速度与速度练习

分析纸带问题的核心公式

◆ 求加速度a ◆Vt/ 2 === 求某点瞬时速度v

1，某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图实－1－10所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E.测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56 cm，CD长为11.15 cm，DE长为13.73 cm，则

1，打C点时小车的瞬时速度大小为________ m/s，

2，小车运动的加速度大小为________ m/s2， 3，AB的距离应为________ cm.

2，在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得

(1)，计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4＝_______m／s，(2)，小车的加速度大小a＝________m／s2。

3，研究小车的匀变速运动，记录纸带如图所示，图中两计数点间有四个点未画出。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度a =            m/s2，打P点时小车运动的速度v =            m/s。

4， 研究匀变速直线运动的实验中，如图示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔T=0.1S，AB、AC的位移大小分别为S1=1.30cm，S2=3.10cm，

利用AB和AC段求加速度的公式为a=______________，加速度大小为______________ m/s2.

5，图14是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。

① OD间的距离为________cm。② 图15是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示________，其大小为________m/s2（保留三位有效数字）。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/8e5f651d27d3240c8447efa6.html