2.3.3實驗測量勻變速直線運動的加速度課件高一上學(xué)期物理人教版

人教版（2019）必修第一冊第二章勻變速直線運動的研究2.3-3

實驗：測量勻變速直線運動的加速度

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.練習(xí)正確使用打點計時器，學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動。2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。3.會根據(jù)紙帶記錄的時間和位置信息測量小車的瞬時速度和加速度。一、實驗思路裝置圖

鉤碼牽引小車做勻加速直線運動，通過固連在小車上的紙帶記錄小車的運動時間和位移。0123456x1x3x4x5x6x2

挑選一條點跡清晰的紙帶，以每打5個點取一個計數(shù)點。設(shè)相鄰兩計數(shù)點時間間隔為T，下圖中連續(xù)選取7個計數(shù)點，同時標(biāo)明了相鄰計數(shù)點間距離。1.在實驗誤差允許范圍內(nèi)，如果有

x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝恒量，則加速度為一恒量，說明物體做勻變速直線運動。3.根據(jù)做勻變速直線運動的物體,在任意兩個連續(xù)相等時間間隔T內(nèi)的位移差Δx

為恒量，即

由此可計算小車的加速度2.利用時間中點公式

，可計算小車的瞬時速度。二、物理量的測量打點計時器打點周期為0.02s，則T=0.1s1.測量打點計時器每打5個點的時間間隔T2.測量相鄰兩個計數(shù)點間的位移用刻度尺測量各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離，計算相鄰兩個計數(shù)點間的位移。x02x03x04x05x06x2

=x02-x01x3

=x03-x02x4

=x04-x03…x1

=x010123456x1x3x4x5x6x2三、數(shù)據(jù)分析1.通過測量計算，判斷下面等式在實驗誤差范圍內(nèi)是否成立，從而判斷小車運動性質(zhì)。x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－10123456x1x3x4x5x6x22.依據(jù)公式

，可計算各計數(shù)點位置的瞬時速度。在紙帶上測得連續(xù)6個相同時間T內(nèi)的位移x1、x2、x3、x4、x5、x6。⑴計算法——逐差法由xm－xn=(xm－xn)aT2

可得0123456x1x3x4x5x6x23.計算小車的加速度所以思路：依時間從中間分開，后段減前段實質(zhì):

由

得課堂練習(xí)逐差法實質(zhì)探究把各段位移都利用上，從而有效地減小測量誤差的方法。逐差法：逐差法——大鄰差X2X10123456x1x3x4x5x6x2⑵圖像法①如何作圖像？②圖像與坐標(biāo)軸交點的含義是什么？v/(m˙s-1)0t/s

根據(jù)（t，v）數(shù)據(jù)，在v-t坐標(biāo)系中描點，如圖所示，對于每次實驗，描出的幾個點都大致落在一條直線上；

作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的點，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。實驗方案設(shè)計

一、實驗器材

電火花計時器(或電磁打點計時器)，一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、墨粉紙盤（電磁打點計時器則備復(fù)寫紙片）、交流電源、導(dǎo)線若干。（～）二、實驗步驟1.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2.把細繩一端拴在小車前面，然后跨過定滑輪，在其另一端掛上一定質(zhì)量的鉤碼。將紙帶穿過打點計時器限位孔（如圖所示），并把它的一端固定在小車的后面，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細繩與長木板平行。5.選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個開始點作為計數(shù)始點，并將其標(biāo)記為0，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，依次標(biāo)明這些計數(shù)點的序號1、2、3、4、…，之后測量各計數(shù)點到0點的距離x0i，

⑴計算相鄰兩計數(shù)點間的距離x1、x2、x3…x6；

⑵

計算各計數(shù)點的瞬時速度：v1、v2、v3、v4、v5，并標(biāo)明到達各計數(shù)點的時間

t1、t2、t3、t4、t5。將計算結(jié)果填入設(shè)計好的表格中（如下表格）。3.把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。4.關(guān)閉電源，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)三次。6.整理器材0123456x1x3x4x5x6x2x02x03x04x05x06…計數(shù)點i0123456到達各計數(shù)點時刻ti/s0各計數(shù)點到計數(shù)起點0的距離x0i/cm將測量結(jié)果標(biāo)在紙帶相應(yīng)位置計算相鄰計數(shù)點間距xi=x0i-x0(i-1)/cm計算到達各計數(shù)點速度vi/(m˙s-1)小車加速度

（逐差法）x2

=x02-x01x3

=x03-x02x1

=x01將計算結(jié)果標(biāo)在紙帶相應(yīng)位置三、數(shù)據(jù)處理根據(jù)數(shù)據(jù)處理方法，在上面表格指引下，完善表格。四、誤差分析由公式可得則有思考：⑵為什么實驗時細繩與軌道平行？⑴相鄰兩計數(shù)點之間的距離為什么不用刻度尺直接測量，而是采用測量各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間距離的方式間接算出？⑶為什么不采用下面方法計算小車的加速度？有效數(shù)據(jù)x2、x3、x4、x5丟失1.保持紙帶垂直打點計時器限位孔穿過；五、注意事項2.牽引小車的細繩與軌道平行；3.小車在遠離定滑輪長木板一側(cè)（靠近打點計時器位置）由靜止釋放；4.先接通電源，再釋放小車；5.測量各計數(shù)點到0計數(shù)點之間到的距離x01、x02、x03……，再計算相鄰兩計數(shù)點之間的距離。x2

=x02-x01x3

=x03-x02x4

=x04-x03…x1

=x011.在“研究小車勻變速直線運動”的實驗中：⑴實驗室提供如圖“甲”、“乙”兩種打點計時器，某實驗小組決定使用電火花打點計時器，則應(yīng)選用圖中的_________（填“甲”或“乙”）計時器。課堂評價乙⑵另一實驗小組使用的是電磁打點計時器，下面接線正確的是_______（填“甲”或“乙”）甲

乙甲⑶實驗過程中，下列做法正確的是_________。

A.先接通電源，再使紙帶運動

B.將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處

C.先使紙帶運動，再接通電源

D.將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處⑷如圖所示為電源頻率50Hz實驗得到的一條紙帶，紙帶上每5個點取為一個計數(shù)點，按時間順序取0、1、2、3、4、5、6共7個計數(shù)點，測出1、2、3、4、5、6點到0點的距離如圖所示（單位：cm）。由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度大小v4=______m/s，小車的加速度大小為

m/s2。（保留2位有效數(shù)字）

0.410.76AD012345601.403.556.4510.1514.5519.70cm2.某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩