測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度

測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日2．實(shí)驗(yàn)步驟

(1)如圖所示，把一端裝有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路．

第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日(2)把細(xì)繩拴在小車上，并在另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使之跨過定滑輪，調(diào)整裝置，使小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行．(3)把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將其一端固定在小車的后面．(4)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)．于是，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次．第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理的方法1．選取紙帶、確定計(jì)數(shù)點(diǎn)并進(jìn)行測量(1)在三條紙帶中選擇一條最清晰的紙帶．(2)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn))．(3)每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)(相隔0.1s)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量(如下圖所示，相鄰兩點(diǎn)中間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)．第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日(2)用v－t圖象求加速度在坐標(biāo)紙上，以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，如右圖所示，通過觀察、思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點(diǎn)的分布趨向，用一條平滑的曲線(包括直線)連接這些點(diǎn)，并盡量讓多數(shù)點(diǎn)落在曲線上(或直線)上，不在曲線(或直線)上的點(diǎn)應(yīng)分布在曲線(或直線)兩側(cè)，且兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同．注意：在坐標(biāo)紙上畫v－t圖象時(shí)，坐標(biāo)軸單位長度的選取要合適，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上．(3)分析v－t圖象，小車運(yùn)動(dòng)的加速度數(shù)值上等于v－t圖線的斜率，應(yīng)注意其斜率等于Δv/Δt，不能由tanθ求加速度．第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日024681012t/s0.10.20.30.40.50.60.70.8v(cm·s-1)

根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，畫一條直線，讓直線盡可能地通過較多的點(diǎn)，沒在直線上的點(diǎn)均分在兩側(cè)。第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日024681012t/s0.10.20.30.40.50.60.70.8v(cm·s-1)

在圖象上任取兩點(diǎn)利用其坐標(biāo)值求出斜率即物體的加速度。ΔvΔt第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日1．開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．應(yīng)該是先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車．3．取下紙帶前，先斷開電源．4．選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒．5．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s.第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.小車運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差2.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量以及作v-t圖象引起偶然誤差主要誤差分析七、注意事項(xiàng)1.平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行2.靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置3.一先一后：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實(shí)驗(yàn)后先斷開電源，后取下紙帶4.防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日5.減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打的點(diǎn)過于密集6.紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)7.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度實(shí)驗(yàn)中，獲得一條點(diǎn)跡清楚的紙帶，如下圖所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，該同學(xué)選擇A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，對(duì)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量的結(jié)果記錄在下圖中，單位是cm.(1)試計(jì)算在打下B、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度vB、vE(2)小車的加速度為多大？第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日例2．在實(shí)驗(yàn)中得到紙帶如下圖所示，圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，在每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度為(單位：m/s2)（)A．0.2B．2.0C．20.0D．200.0第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日例3，在某次實(shí)驗(yàn)中，物體拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如圖所示，紙帶上每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)未畫出．按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中用直尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示(單位：cm)．①在計(jì)數(shù)點(diǎn)1所代表的時(shí)刻，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為v1＝________m/s，物體的加速度a＝______m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)②該同學(xué)在測量的時(shí)候沒有將計(jì)數(shù)點(diǎn)5的數(shù)值記錄下來，根據(jù)前面的數(shù)值可以推算出計(jì)數(shù)點(diǎn)5到0點(diǎn)的距離為________cm.第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日4.（2010·重慶高考）某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度,電源頻率f=50Hz,在紙帶上打出的點(diǎn)中,選出零點(diǎn),每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).因保存不當(dāng),紙帶被污染,如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離:xA=16.6mm、xB=126.5mm、xD=624.5mm.若無法再做實(shí)驗(yàn),可由以上信息推知:(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為____s;(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為____m/s;(3)物體的加速度大小為____(用xA、xB、xD和f表示).第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日故答案：(1)0.1(2)2.49(3)【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.02×5s=0.1s.(2)(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B中間時(shí)刻的速度而第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日5.某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了幾條較為理想的紙帶，并在每條紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依打點(diǎn)先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷，部分缺失，如圖所示.請根據(jù)給出的甲、乙、丙、丁四段紙帶回答：(1)從紙帶甲上撕下的那段應(yīng)該是乙、丙、丁三段紙帶中的____.(2)打紙帶甲時(shí)，物體的加速度大小是__________m/s2;打計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)，物體的速度大小是___________m/s.第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日【解析】因小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度保持不變，打甲紙帶時(shí)，加速度m/s2=0.6m/s2,又小車運(yùn)動(dòng)的加速度：則4、5兩點(diǎn)間隔為：s5=s2+3aT2=36.0×10-3m+3×0.6×0.12m=54×10-3m=54.0mm,所以從紙帶甲上撕下的那段應(yīng)是丙.m/s=0.33m/s.答案：(1)丙(2)0.60.33第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日6.光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2s和4.0×10－3s.用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度為d＝1.010cm.(1)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1＝______m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝_______m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日(2)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的__________，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將__________的寬度減小一些.(3)為了計(jì)算出滑塊的加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量_______________.則用這些物理量計(jì)算加速度的表達(dá)式為a=____________.第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日【解析】(1)v1＝m/s＝1.0m/sv2＝m/s＝2.5m/s(2)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些.(3)為了計(jì)算出滑塊的加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量的物理量有兩種方案.第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日方案一：測滑塊由光電門1運(yùn)動(dòng)至光電門2所用時(shí)間t，由v2=v1+at得方案二：測兩光電門之間的距離L，由=2aL得答案：(1)1.02.5(2)平均速度滑塊(3)滑塊由光電門1運(yùn)動(dòng)至光電門2所用時(shí)間t或兩光電門之間的距離L或第二十三頁，共二十四頁，20