利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度教案

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1、学案5　实验：利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度[学习目标定位]　1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理.2.学会使用打点计时器.3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.4.能根据纸带求匀变速直线运动的加速度．一、实验器材1．器材：打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸．2．了解打点计时器(1)电磁打点计时器如图1所示，是一种使用低压、交流电源的计时仪器，工作电压为4～6V.图1(2)当电源频率是50Hz时，电磁打点计时器每隔0.02s打一次点．二、实验

2、原理1．打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置．2．根据纸带计算某时刻的瞬时速度根据＝可求任意两点间的平均速度，把这个平均速度值看成这段时间中间时刻的瞬时速度．(注：学习第2章后，就会知道，匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度)．3．加速度的计算(1)根据a＝计算出物体的加速度．(2)由v－t图像，利用图线的斜率求出物体的加速度．一、实验步骤1．如图2所示，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，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路．图22．纸带穿过限位孔，

3、把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面，把打点计时器的两个接线柱接到4V～6V的低压交流电源上．3．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器的限位孔，并把纸带的另一端固定在小车的后面．4．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，换上新纸带，重复实验三次．二、数据处理1．挑选纸带并测量在三条纸带中选择一条点迹最清晰的．为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时

4、起点(0点)，每5个点(相隔0.1s)取一个计数点进行测量，如图3所示．(相邻两点间还有4个点未画出)图32．瞬时速度的计算和记录(1)计算方法：某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，即vn＝，例如图3中计数点4的速度v4＝，其中T＝0.1s.(2)设计表格并记录相关数据位置01234567时刻t/s00.10.20.30.40.50.60.7v/(m·s－1)3.加速度的计算图4(1)根据a＝，求解加速度，可以多求几次，再求a的平均值．(2)作出小车运动的v－t图像，利用斜率求出小车的加速度．如图4所示，小车的加速

5、度a＝.三、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．3．打点完毕，立即断开电源．4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少．一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.5．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央．6．利用描出的点作v－t图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使大多数点在直线(或曲线)上，不在线上的点

6、均匀分布在直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点舍去．例1　在“利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度”实验中，某同学进行了以下实验操作步骤，试找出其中的错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G…)．A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当的钩码D．取下纸带，再断开电源E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔F．从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏：①_____________

7、___________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③G.________________________________________________________________________；正确的步骤顺序为________________________．答案　①A中应先接通电源，再放开纸带　②D中应先

8、断开电源，再取下纸带　③换上新纸带，重复实验两次　BECADGF例2　在用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度的实验中，图5甲是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出．(电源频率为50Hz)图5(1)根据运