实验三、测定匀变速直线运动的加速度

实验三、测定匀变速直线运动的加速度
（含练习使用打点计时器）
【实验原理】
1．打点计时器是一种使用 电源的计时仪器，打点的频率等于交流电的频率。若使
用电源的频率是f＝50Hz，则每隔T= s打一次点。
2．研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。
（1）纸带上点之间的间隔均匀，则说明与纸带相连的物体作 运动。若s为相邻
两点之间的距离，T为打点周期，则物体速度的大小为v= 。
（2）用s1、s2、s3、……表示相邻两点间的距离，若△s＝s2－s1＝s3－s2＝……＝恒量，
即若连续相等的时间间隔内物体的位移之差为恒量，则说明与纸带相连的物体的运动为
运动。
3．由纸带求作匀变速运动的物体的加速度：
（1）用“逐差法”求加速度：即根据△s＝aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出

a1=214T3ss、a2=225T3ss、a3=236T3ss，再求a1、a2、a
3
的平均值即为物体运动的加速度。

（2）用v－t图法：作匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度，等于物体在该段时间中
间时刻的即时速度。求出各计数点对应的小车的速度，作出v－t图线，图线的斜率即为物体运
动的加速度。

【实验器材】
小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，
打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。

【实验内容】
按图3－1所示安装实验仪器，让带有纸带的小
车在重物的拉动下运动，分析实验所得的纸带。

【巩固练习】
1.如图3－2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变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm）
s2－s1 s3－s2 s4－s3 s5－s4 s6－s5
s

各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：小车的运动是________。
（2）物体的加速度a=2Ts=______m/s2。
（3）计算各点瞬时速度。 vA=______m/s，vB=______m/s，vC=______m/s，vD=______m/s，
v
E
=______m/s。

纸带 打点计时器
图3－1
O A B C D
E

F

cm
s

1

2.80 4.40 s2 5.95 s3 7.57 s4 9.10 s5 10.71
s
6

图3－2
作v-t图并确定物体的加速度a= m/s2。将图线
延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意义
是________。

2.一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的
水平轴转动。用下面的方法测量它匀速转动的角速度。
实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片。
实验步骤：
(1)图1所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，
固定在待测圆盘的侧面上， 使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。
(2)启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。
(3)经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为=
式中各量的意义是：
②某次实验测得圆盘半径r =5.50×10-2m，得到的纸带的一段如图2所示。求得角速度
为: .

3．利用打点计时器研究一个约1. 4高的商店卷帘窗的运动。将纸带粘在卷帘底部，纸带
通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动。打印后的纸带如图所示，数据如表格所示。纸带中
AB、BC、CD……每两点之间的时间间隔为0.10s，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间
距内的平均速度V平均。可以将V平均近似地作为该间距中间时刻的即时速度V。
（1）请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的V-t图线。
（2）AD段的加速度为 m/s2，AK段的平均速度为 m/s。

t/s
0.1
0.2 0.3
0.4

0

60

80
100
120
140
160
v/cm·s
-

图1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
图2
单位：cm