2.3 测量匀变速直线运动的加速度（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修 第一册（粤教版2019）

第三节　测量匀变速直线运动的加速度 1．巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法． 2．通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图像处理实验数据的科学方法． 1．如图在两个连续相等的时间T内，匀变速直线运动物体的位移分别为s1、s2则Δs＝s2－s1＝aT2，a＝. 2．B点为A、C两点中间时刻的瞬时速度，中间时刻的瞬时速度等于这两段时间里的平均速度，即vB＝. 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸． 1．如图所示，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木板上没有滑轮的一端，连接好电路． 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，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，并把纸带的另一端固定在小车后面． 3．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． 4．换上新纸带，重复实验两次． 5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 1．纸带的选取与测量 (1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带． (2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点). (3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出). (4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离：d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离：s1＝d1；s2＝d2－d1；s3＝d3－d2；s4＝d4－d3；… 2．利用纸带求物体加速度的两种方法： (1)逐差法：根据s4－s1＝s5－s2＝s6－s3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值 a＝＝×(＋＋) ＝，即为物体的加速度． (2)图像法：如图所示，以打某计数点时为计时起点，利用vn＝求出打各点时的瞬时速度，描点得v­t图像，图像的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度． 1．安装打点计时器时，应尽量使纸带、小车、细线和定滑轮的上边缘在一条直线上． 2．牵引小车的钩码质量要适宜．如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，打出的点过于密集，不便于测量距离． 3．实验前应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度． 4．实验时应先启动打点计时器，待其工作稳定后再释放小车，要避免小车和滑轮相碰，当小车到达滑轮前要及时用手按住小车，打完一条纸带要立即关闭电源，以避免打点计时器线圈过热而损坏． 5．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，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等于多少秒． 6．在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内． 1．偶然误差 (1)纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差． (2)用作图法作出的v­t图像并不是一条直线．为此在描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点． 2．系统误差 (1)纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率． (2)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度．可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨． 某同学利用如图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)，从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为50 Hz. 甲 乙 (1)通过分析纸带数据，可判断物块开始减速的时刻位于(　　) A．计数点5和6之间某时刻 B．计数点6和7之间某时刻 C．计数点7和8之间某时刻 (2)计数点6对应的速度大小为________m/s，减速过程的加速度大小为________m/s2.(保留三位有效数字) 解析　(1)由图乙可知，连续相等的时间内位移之差s2－s1＝2.01 cm，s3－s2＝2.00 cm，s4－s3＝1.99 cm，s5－s4＝2.01 cm，s6－s5＝1.27 cm，故物块减速的时刻位于计数点6和7之间某时刻． (2)由中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度得v5＝＝ m/s＝1.00 m/s，由Δs＝aT2得a＝2.00 m/s2，由匀变速直线运动规律得v6＝v5＋aT＝1.20 m/s；减速过程的加速度a＝ m/s2＝－2.00 m/s2，即大小为2.00