实验一研究匀变速直线运动

实验一、研究匀变速直线运动

【实验目的】

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．掌握判断物体是否作匀变速运动的方法． 3．测定匀变速直线运动的加速度． 【实验原理】 1．打点计时器是一种使用 的计时仪器，它每隔 打一次点(电源频率是50Hz)，因此纸带上的点子就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解物体运动的情况．

2．由纸带判断物体做匀变速运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各记数点，S 1、S 2、S 3……为相邻两记数点间的距离．

若2312s s s s s -=-=?=……=C(恒量)，即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量。则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动．

3．由纸带求物体运动加速度的方法：

(1)用“逐差法”求加速度：即根据23625143aT S S S S S S =-=-=-(T 为相邻两计数点间的时间间隔)求出a 1=2

1

4T

3s s -、a 2=225T 3s s -、a 3=236T 3s s -，再求a 1、a 2、a 3的平均值即为物体运动的加速度。

(2)用v-t 图像法：即先根据T

S S v n n n 21

++=

求出打第n 点时纸带的瞬时速度，后作出v-t

图像，图线的斜率即为物体运动的加速度． 【实验器材】

打点计时器；纸带；复写纸片；小车；细绳。一端附有滑轮的长木板；毫米刻度尺；钩码；导线．

实验中除了上述器材外，需要的器材还有： 。 【实验步骤】

1．把一端附有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，接通电源后，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，确定好记数始点，标明记数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，

用逐差法求出加速度值，最后求其平均值．还可求出各计数点对应的速度，作v-t图像，求得直线的斜率即为物体运动的加速度．

【注意事项】

1．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个记数点为宜．

2．要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后及时断开电源．

3．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸片换个位置，以保证打点清晰．

4．应区别计时器打出的点与人为选取的记数点(一般把计时器打出的5个点作为1个记数点)．选取的记数点不少于6个．

5．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到记数起点0之问的距离)．读数时应估读到毫米以下一位．

【数据处理】

（1）判断小车是否作匀变速直线运动

结论。（2）求小车运动的加速度

方法1：用“逐差法”求出加速度值。

相邻计数点之间的时间间隔T= s，利用表3－1用“逐差法”求出加速度并取平均值，将计算结果填入表3－2。

利用表3－1计算各计数点对应的小车的速度，将计算结果填入表3－3，并在坐标纸上作出小车的v －t

图线，确定图线的斜率，即小车的加速度。 = m/s 2 【巩固练习】 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 V ，如图3-3所示，A 是 ，B

是 ，C 是 ，D 是 ，E 是 ，F 是 ．

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

小车的运动是________。 （2）物体的加速度a =

2T

s

?=______m/s 2。 （3）计算各点瞬时速度。 v A =______m/s ，v B =______m/s ，v C =______m/s ，v D =______m/s ，v E =______m/s 。

作v -t 图并确定物体的加速度a = m/s 2。将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意

v -1

义是________。

3．在测定匀变速直线运动加速度的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上_________________________

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面．

B．把打点计时器固定在木块的没有滑轮的一端，并连好电路．

C．换上新的纸带，再重做两次．

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．

E．先使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动．

F．把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码．

G．断开电源，取出纸带．

4．打点计时器原来工作电压的频率是50Hz．如果用它来测定匀变速运动的加速度时，实验者不知工作电压的频率变为小于50Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是．(填“偏大”或“不变”、“偏小”)

【参考答案】

1．交变电流；4-6；线圈；振动片；振针；纸带；接线柱；永磁体。

（2）1.58m/s2

（3）0.36，0.52，0.68，0.83，0.99，0.16，0.20，o点的瞬时速度

3．DBFAEGC

4．偏大