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,歡迎進入物理課堂,二、實驗原理1.打點計時器(1)作用通過打點實現(xiàn)計時功能的儀器，若所用交流電源頻率為50Hz，則每隔0.02s打一次點。電磁打點計時器：4V～6V交流電源(2)工作條件電火花計時器：220V交流電源(3)紙帶上點的意義①表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置。②通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的運動狀況。,學案4實驗一：研究勻變速直線運動,一、實驗目的1.練習使用電磁打點計時器或電火花計時器，并學會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.會利用紙帶測定物體做勻變速直線運動的加速度。,,(4)兩種打點計時器①電磁打點計時器電磁打點計時器的構(gòu)造如圖1-4-1所示，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點。,圖1-4-1,圖1-4-2,②電火花計時器電火花計時器構(gòu)造如圖1-4-2所示，利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點跡的計時儀器，工作電壓為220V交流電，按下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙帶上就打出一系列點跡。,2.勻變速直線運動的特點(1)物體做勻變速直線運動時，若加速度為a，在各個連續(xù)相等的時間T內(nèi)發(fā)生的位移依次為s1，s2，s3,…,sn，則有：s2-s1=s3-s2=…=sn-sn-1=aT2，即任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移差相等。可以依據(jù)這個特點，判斷一個物體是否做勻變速直線運動。(2)勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度。,圖1-4-3,(3)由紙帶求物體在打下某計數(shù)點時瞬時速度的方法：vn=(sn+sn+1)/(2T)，即時間2T內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，如圖1-4-3所示。,3.由紙帶求物體加速度的方法(1)逐差法設相鄰相同時間(T)內(nèi)的位移分別為s1,s2，…,sn,則：s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=sn-sn-1=aT2，s4-s1=3a1T2,s5-s2=3a2T2，s6-s3=3a3T2，得加速度為：,圖1-4-4,(2)圖象法以打某計數(shù)點時為計時起點，然后利用vn=(sn+sn+1)/(2T)求出打各點時的速度，描點得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖1-4-4所示。,三、實驗器材電火花計時器或電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片。四、實驗過程,2.把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面。3.把小車停在打點計時器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點，換上新紙帶，重復實驗三次。,1.如圖1-4-5所示，把一端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遠離滑輪的一端，連接好電路。,圖1-4-5,4.從三條紙帶中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，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，確定好計數(shù)始點，并標明0，1，2，3，4，…，測量各計數(shù)點到0點的距離x，并填入表中。,5.利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點1，2，3，4，5的瞬時速度，填入上面的表格中。6.計算出相鄰的計數(shù)點之間的距離?s1，?s2，?s3，…，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上個步驟中求出的各計數(shù)點對應的瞬時速度，作出v-t圖象，根據(jù)圖象的斜率來求加速度a)。7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實驗。8.實驗結(jié)束后，整理好實驗器材。,五、注意事項1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。2.要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。3.小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數(shù)點為宜。4.紙帶運動時盡量不要讓紙帶與打點計時器的限位孔摩擦。5.要先接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后，再放開小車；放開小車時，小車要靠近打點計時器，以充分利用紙帶的長度。6.不要分段測量各段位移，應盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離)，讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。,六、誤差分析本實驗參與計算的量有s和T，因此誤差來源于s和T。1.由于相鄰兩計數(shù)點之間的距離x測量不夠精確而使a的測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。2.電源的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。,【例1】如圖1-4-6所示是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得一條紙帶。(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為___________。(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點間距s=____________;C點對應的速度是_____________(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。,本題主要考查刻度尺的讀數(shù)、利用打點計時器打下的紙帶計算瞬時速度、有效數(shù)字的要求等，意在考查使用儀器、記錄、處理實驗數(shù)據(jù)的能力。毫米刻度尺的精確度為0.1cm,故A、B間的距離為1.70cm-1.00cm=0.70cm,vC=BD/(2T)=(2.0010-2)/(20.1)m/s=0.10m/s。,圖1-4-6,0.02s,0.70cm,0.10m/s,【例2】在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學的操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H……)______________________________________________________________________________________________________。A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點計時器固定在平板上，并接好電源C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪下面吊著適當重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善,并按合理順序填寫在橫線上。____________________________。,A中應先接通電源，再放開紙帶。D中應先斷開電源，使打點計時器停止工作。應補充G，換上紙帶，重復實驗三次,合理順序應為：BFCADG,實驗操作的技巧：(1)開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。(2)應該先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再釋放小車。(3)小車另一端所掛的鉤碼的個數(shù)要適當，避免加速度過大而使紙帶上打的點太少，或者加速度太小，使各段位移無較大區(qū)別，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數(shù)點為宜。(4)應選擇點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點(計數(shù)點和計時點有區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒。(5)紙帶運動時，要減少紙帶與打點計時器的限位孔間的摩擦。(6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。(7)要在小車到達滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪。,1.,某同學在“研究勻變速直線運動”實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，其相鄰點間的距離如圖1-4-7所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s。(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下式(保留三位有效數(shù)字)vB=_____m/s，vC=_____m/s，vD=_____m/s，vE=_____m/s，vF=_____m/s。(2)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖1-4-8所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖象。(3)根據(jù)(2)中畫出的v-t圖象，求得小車運動的加速度為______m/s2。(保留兩位有效數(shù)字),(1)0.4000.4790.6400.721(2)如圖(3)0.78~0.80均可,圖1-4-7,圖1-4-8,2.某同學用圖1-4-9所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動。實驗步驟如下：a.安裝好實驗器材。b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次。選出一條點跡比較清晰的紙帶。舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖1-4-10中0、1、2…6。c.測量1、2、3…6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：s1、s2、s3…s6。d.通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動。e.分別計算出s1、s2、s3…s6與對應時間的比值s1/t1、s2/t2、s3/t3…s6/t6。f.以s/t為縱坐標、t為橫坐標，標出s/t與對應時間t的坐標點，畫出s/t-t圖線。,圖1-4-9,圖1-4-10,(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊，0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖1-4-11所示，則s2=______cm，s5=_______cm。(3)該同學在圖1-4-12中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標點，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點，并畫出x/t-t圖線。(4)根據(jù)s/t-t圖判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度v0=____m/s；它在斜面上運動的加速度a=______m/s2。,結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_____和_____。(填選項代號)A.電壓合適的50Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平F.重錘,圖1-4-11,圖1-4-12,(1)AC(2)2.98(2.97～2.99均可)13.20(13.19～13.21均可)(3)見解析圖(4)0.18(0.16～0.20均可)4.80(4.50～5.10均可),1.在“研究勻變速直線運動”的實驗中，下列方法有助于減少實驗誤差的是()A.選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D.適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù),ACD,2.如圖1-4-13所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度。(1)所需器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需____(填字母代號)中的器材。A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準確程度。為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作________圖象，其縱軸表示的是_______________________，橫軸表示的是__________________。,圖1-4-13,D,(v2/2)-h,速度平方的二分之一,重物下落的高度,3.某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f=50Hz。在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點。因保存不當，紙帶被污染。如圖1-4-14所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。,圖1-4-14,若無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為_____s；(2)打C點時物體的速度大小為______m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為_____________________(用sA、sB、sD和f表示)。,(sD-3sB+2sA)f2/75,0.1,2.5,4.在“研究勻變速直線運動”的實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運動的紙帶如圖1-4-15所示，在紙帶上選擇6個計數(shù)點A，B，C，D，E，F(xiàn)，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各點到A點的距離依次是2.0cm，5.0cm，9.0cm，14.0cm，20.0cm。(1)根據(jù)學過的知識可以求出小車在B點的速度為vB=_________m/s，CE段的平均速度為_________m/s。(2)以打B點為計時起點，建立v-t坐標系如圖1-4-16所示，請在圖中作出小車運動的速度與時間的關系圖線。(3)根據(jù)圖線可得小車運動的加速度為__________m/s2。,1.0,圖1-4-15,圖1-4-16,0.25,0.45,5.做勻速直線運動的小車，牽引一條通過打點計時器的紙帶，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶。如圖1-4-17所示，每一小段紙帶的一端與x軸相重合，兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標系中。(1)仔細研究圖，找出小車在相鄰時間內(nèi)位移存在的關系。(2)設?t＝0.1s，請畫出該小車的v－t圖象。(3)根據(jù)圖象求其加速度。,(1)相鄰相等的時間內(nèi)的位移差相等(2)見解析圖(3)0.8m/s2,圖1-4-17,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,