1.9 测定匀变速直线运动的加速度-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理(教科版必修1)

9　测定匀变速直线运动的加速度 [学习目标]　1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用平均速度求瞬时速度.3.会利用v－t图像处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度.5.了解误差和有效数字． 一、实验原理 [来源:学§科§网Z§X§X§K] 图1 1．利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 如图1所示，沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4，…，xn，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝xn－xn－1，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2. 2．测定匀变速直线运动速度的方法 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解：＝. 3．测定匀变速直线运动加速度的方法 (1)图像法 ①先根据“平均速度”法求出各计数点的速度vn＝. ②作v－t图像，求出图像的斜率即物体的加速度． (2)利用位移差公式 ①xn＋1－xn＝aT2得a＝，其中T为两计数点之间的时间间隔． ②逐差法 若纸带上选出多个计数点，可用逐差法求加速度a＝. 二、实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端固定有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸． 三、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2 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳水平跨过滑轮，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． 3．把纸带穿过打点计时器，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的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复操作三次． 四、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起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)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3 2．瞬时速度的计算和记录 (1)根据vn＝，计算某点瞬时速度，其中T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置 1 2 3 4 5 6 7[来源:学科网ZXXK] 时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 3.作出小车运动的v－t图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央． (2)描点：在坐标纸上确定出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．求出小车的加速度(方法有两种) (1)利用v－t图像的斜率：a＝. (2)利用逐差法：a＝. 五、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，打点计时器正常工作后，再放开小车，当小车停止运动时要及时断开电源． 3．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s. 4．描点时最好用坐标纸，在纵、横坐标轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点． 六、误差和有效数字 1．误差：测量值与真实值之间的差异叫做误差，误差按产生原因可分为系统误差和偶然误差． (1)系统误差 ①产生原因：由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善产生的． ②特点：当多次重复测量时，测量值总是同样的偏大或偏小． ③减小系统误差的方法：校准测量仪器，改进实验方法，完善实验原理． (2)偶然误差 ①产生原因：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的． ②特点：测量值和真实值相比有时偏大、有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同． ③减小偶然误差的方法：多次测量求平均值． 2．有效数字 (1)可靠数字：通过直接读数获得的准确数字． (2)存疑数字：通过估读得到的数字． (3)有效数字：带有一位存疑数字的全部数字． (4)凡是用测量仪器直接测量的结果，最小刻度是1、0.1、0.01，则向下估读一位，最小刻度是2、0.2、0.02、5、0.5、0.05，则本位估读． (5)运算结果一般可用2～3位有效数字表示． 一、实验操作 例1　在“测定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，试找出其中错误和遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G)． A．拉住小车，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，再接通电源 B．将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，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