測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊(cè)

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)

第三節(jié)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度通過(guò)第一節(jié)的實(shí)驗(yàn)研究，我們知道了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：速度均勻變化，加速度恒定；連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移不等，而位移變化量相等。本節(jié)我們利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度。設(shè)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a，如圖所示，在兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為s1，s2，通過(guò)A，B，C時(shí)的速度分別為vA，vB，vc，則

又vB=vA＋aT由此可以推導(dǎo)出

做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間里的位移

上式表明，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度等于兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間里的位移變化量與這個(gè)時(shí)間平方之比。上式表明，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，在兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間里，中間時(shí)刻的速度等于這兩段時(shí)間里的平均速度。實(shí)驗(yàn)與探究利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、交變電源、小車(chē)、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、刻度尺、鉤碼、導(dǎo)線等器材測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。在實(shí)驗(yàn)操作之前，請(qǐng)思考下列問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)的原理和方法是什么?(2)本實(shí)驗(yàn)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是什么?實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)如圖所示，把一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將滑輪端伸出桌面。將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路(若使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接4~6V的低壓交流電源；若使用電火花計(jì)時(shí)器，接220V的交流電源)。研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置(2)在讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，將其一端夾在小車(chē)尾部正中央。把小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在小車(chē)前端系上細(xì)繩。細(xì)繩、紙帶與木板平行，且細(xì)繩、紙帶、限位孔要在一條直線上。細(xì)繩長(zhǎng)度略短于定滑輪離地的高度。細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，掛上適量的鉤碼。(3)啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后釋放小車(chē)，讓它拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，適時(shí)阻止小車(chē)與滑輪相碰。及時(shí)關(guān)閉電源，更換紙帶，重復(fù)做三次。(4)選擇點(diǎn)跡清楚、沒(méi)有漏點(diǎn)的紙帶，舍棄開(kāi)始點(diǎn)跡密集的一段，找一個(gè)合適的點(diǎn)作為開(kāi)始點(diǎn)。為了測(cè)量方便和提高測(cè)量精度，把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，則時(shí)間間隔T=0.02s×5=0.1s.確定恰當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)上序號(hào)0，1，2，3，…，如圖所示。每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為s1，s2，s3···(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，分析處理數(shù)據(jù)。記錄運(yùn)動(dòng)信息的紙帶討論與交流（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，從紙帶的運(yùn)動(dòng)信息分析判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。（2）選取哪些計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算此處的加速度比較合適？說(shuō)出理由并由此求出加速度的平均值。選擇點(diǎn)跡清晰，沒(méi)有漏點(diǎn)的一部分紙帶（3）由

可以分析得出

，

，

，由此可以求出加速度的平均值。想一想，為什么這樣做能減小實(shí)驗(yàn)誤差？可減少多次計(jì)算帶來(lái)的誤差放大測(cè)量距離，減小誤差【拓展】如果只有s1、s2

、s3、s4四段位移，怎么處理？以如圖所示的紙帶為例處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。測(cè)量六段位移s1，s2，s3，s4，s5，s6，把測(cè)量結(jié)果填入下表中。利用，求得對(duì)應(yīng)每一計(jì)數(shù)點(diǎn)的小車(chē)瞬時(shí)速度vi；利用，分別求得a1，a2，a3，并將計(jì)算結(jié)果填入下表中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的平均值=______________我們也可以用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出小車(chē)的加速度。以t為橫坐標(biāo)、v為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，如圖所示。根據(jù)每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間和小車(chē)的瞬時(shí)速度，作出最佳擬合曲線(或直線)，盡量讓各數(shù)據(jù)對(duì)稱分布在這條曲線(或直線)的兩側(cè)。小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的v-