测定匀变速直线运动的加速度.doc

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1、一、测定匀变速直线运动的加速度本实验是力学实验的重点实验，它是力学实验的重要基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为测量匀变速直线运动的加速度、验证牛顿第二定律、验证机械能守恒定律作必要的知识和方法上的准备。【重要知识提示】1．实验目的(1)用打点计时器研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度。(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。2．实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。3．实验步骤(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在长

2、木板上没有滑轮的一端，连接好电路。再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的砝码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图3～l所示。(2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复三次。(3)从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点子，在后面便于测量的地方找一个开始点，并把每打5个点的时间作为一个计时单位，即T=0．02s×5=0.1s。在选好的开始点下面记为0，第6点作为记数点1，依此标出计数点2、3、4、5

3、、6、…。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记作sl、s2、…、s5、s6、…、s以。(4)根据测量结果，计算出a1、a2、a3的值，求出倪的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。4．注意事项(1)要在钩码(或砂桶)落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码。(2)要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡块，防止车掉在地上或撞坏滑轮。(3)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差。加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜。(4)纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。(5)运动开始时打下的第1个点不宜

4、作为计量的起点。5．实验记录数据小车做匀变速直线运动的加速度a=_______。【典型范例导析】【例1】如图3-2所示，S1，S2，…，Sn行是相邻两计数点间的距离，△s是两个连续相等的时间间隔里的位移之差，即△Sl=S2-S1，△S2=S3-S2，…，T是两相邻计数点间的时间间隔，且T=0.02ns(n为两计数点间的间隔数)：(1)试由运动学公式推导出判断该物体做匀变速直线运动的条件，(2)列举由纸带求物体运动加速度的几种方法。解析(1)由运动学公式：①②③得△s=s2--s1=aT2，T是恒量。当a为恒量时，△s也为恒量，即做匀变速直线

5、运动的物体的△s必为恒量。若物体做初速为零的匀加速直线运动，其判断条件是：A．△s=s2-s1=s3-s2=…=sn-sn一1=恒量；B．△s=2sl(s1为开始运动的第一个计数点与第二个计数点之间的距离)。(2)由纸带求物体运动加速度的方法：①逐差法：根据s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2④同理有s5-s2=s6-s3=…=3aT2⑤求出，⑥再算出a1，a2，…的平均值，，这就是我们所求匀变速直线运动的加速度。②v-t图象法：由公式①、②、③可得，⑦由公式求得物体在打第1点、第2点、……、第砚点时的瞬时速

6、度(注：第1点、第2点、…、第九点为计数点)，再作出沙￡图象，图线的斜率即为该物体做匀变速运动的加速度。③利用已求出的瞬时速度值，按加速度的定义式求加速度的值。取平均值时，考虑到充分利用所有实验数据，同样采用逐差法进行数据处理，例如。【例2】试述利用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的误差来源及误差分析。解析此实验的主要误差来源于s和T。当调整好了打点计时器后，由于市电的频率很稳定，其误差小于±O.2Hz，所以可将打点时间误差忽略不计。若测各个s时用最小分度为lmm的刻度尺，其误差一般不超过0.5mm。若点子打得清晰而小，则误差可小于0.

7、2mm。因此我们应选择点子打得小而清晰的纸带，且要用最小分度为lmm的刻度尺测量，并估读到0.1mm，同时要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差。另可按逐差法处理数据求加速度的平均值，其好处是各个数据都得到了利用，从而达到正负偶然误差充分互相抵消的作用。如可使计算结果更接近真实值。按△s=s2-s1=s3-s2=…=aT2可以判断物体是否做匀变速运动。但若用公式a==计算a值，一般来说误差较大，它只是粗测匀变速直线运动加速度的一种方法。【例3】在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是()A．选取记数点，把每

8、打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数