第四讲　实验一：研究匀变速直线运动_31670.ppt

第四讲　实验一：研究匀变速直线运动 1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动． 2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．(Δx＝aT 2) 3．测定匀变速直线运动的加速度． 1．打点计时器 (1)作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点 (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通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况． ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔． 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、交流电源、复写纸片． 一、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． 2．把一条细绳拴在小车上，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，并将它的一端固定在小车的后面． 实验装置见下图，放手后，看小车 能否在木板上平稳地加速滑行． 3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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系列的点，换上新纸带，重复三次． 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，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s，如下图所示，正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中． 5．利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度． 6．增减所拴的钩码数，再做两次实验． 二、数据处理及实验结论 7．由实验数据得出v－t图象 (1)根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图可以看到，描出的几个点都大致落在一条直线上． (2)做一条直线，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图象，它是一条倾斜的直线． 8．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)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，如右图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，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出，既然小车的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．纸带和细绳要和木板平行，小车运动要平稳． 2．实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带． 3．要防止钩码落地和小车与滑轮相撞． 4．小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． 在“研究匀变速直线运动”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50 Hz，下图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点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、4、5点到0点的距离如下图所示． (1)小车做什么运动？ (2)若小车做匀变速直线运动，那么当打第3个计数点时小车的速度为多少？小车的加速度为多少？ 解析：　(1)小车做匀变速直线运动，纸带上打下的点记录了小车的运动情况，计数点的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s，设0～1间的距离为x1,1～2间的距离为x2,2～3间的距离为x3,3～4间的距离为x4,4～5间的距离为x5，则：相邻的位移差Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝x5－x4＝－aT 2.所以小车做匀减速运动． (2)利用匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于这一段时间内的平均速度，则小车在第3个计数点时的速度为： 答案：　(1)匀减速直线运动 (2)50.4 cm/s　－1.50 m/s2负号表示加速度方向与初速度方向相反 在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如下图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm. (1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB＝________m/s.CE间的平均速度为________m/s； (2)以打B点时为计时起点，建立v－t坐标系如下图所示．请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线； (3)根据图线可得小车运动的加速度为________m/s2. 工具 必考部分 必修1 第一章