第二章 第三节 测量匀变速直线运动的加速度-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（粤教版）

第三节　测量匀变速直线运动的加速度 一、实验目的 1.利用打点纸带判断小车的运动情况,会求小车的加速度. 2.会用图像法处理实验数据. 二、实验装置图 三、实验原理 1.利用纸带记录的运动信息,应用Δs=aT2,计算小车的加速度. 2.利用纸带记录的运动信息,应用=计算各个时刻对应的速度,作出速度—时间图像,图线的倾斜程度表示加速度. 四、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源(或220 V交流电源)、复写纸、纸带、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺等. 五、实验步骤 1.把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮端伸出桌面,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前端,使细绳跨过滑轮,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面,且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上,把小车停在靠近打点计时器的位置,细绳下边挂上适量的钩码. 3.接通电源后,释放小车,让小车拖着纸带运动,适时阻止小车与滑轮相碰,打点计时器就在纸带上打下一行小点,随后立即关闭电源. 4.更换纸带,按以上步骤再做两次实验. 5.设计实验数据记录表格,分析处理数据. 一、数据处理 1.计数点的选取与测量 从三条纸带中选择一条点迹最清晰的,不考虑开头一些过于密集的点,找一个便于测量的点作为计时起点(0点).可选择相隔0.1 s的若干计数点进行测量,即依次每五个点取一个计数点,并标明0,1,2,3,4,…,相邻两计数点间的时间间隔(T=0.1 s)作为一个时间单位. 如图所示,用毫米刻度尺测量每个计数点之间的距离s1,s2,s3,…并记录填入表中. 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 … sn/m 0 … vn/(m·s-1) — … 2.加速度的计算 (1)若s2-s1=s3-s2=…=sn+1-sn=常数,则小车做匀变速运动. (2)由Δs=aT2可得出a1=,a2=,a3=,则=求小车加速度. 3.瞬时速度的计算和记录 由于各计数点之间的时间间隔比较短,可以利用包含某计数点在内的平均速度代表该计数点的瞬时速度,一般运用v1=,v2=,v3=,…,vn=计算,然后将对应的时刻和瞬时速度填入设计的表格中. 4.图像法分析数据 (1)建立坐标系. ①以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系. ②定标度、描点:坐标轴的标度选取要合理,并根据表格中的数据在坐标系中描点. (2)连线:通过所描的点作图线,让这条图线通过尽可能多的点,不在线上的点大致均匀分布在图线的两侧,如图所示. 5.实验结论 若所作v-t图像是一条倾斜的直线,那么图线斜率不变,小车加速度恒定不变,求出直线斜率即为小车的加速度. 二、误差分析 误差 产生原因 减小方法 偶然 误差 纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离 系统 误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的木板 三、注意事项 1.细线、纸带保持水平状态,保证小车运动的加速度不变. 2.小车要靠近打点计时器,保证纸带上打出足够多的点. 3.钩码个数适当,便于分析实验数据和作图. 4.先接通电源后释放小车,打完纸带后立即关闭电源. 类型一　实验原理和实验过程 [例1] 某同学用如图甲所示装置测量小车做匀变速直线运动的加速度,他采用电火花计时器进行实验. (1)电火花计时器需要接的电源是　　　　.  A.4～6 V直流电源 B.220 V交流电源 C.4～6 V 交流电源 D.220 V直流电源 (2)请在下面列出的实验器材中,选出本实验中不需要的器材填在横线上　　　　(填编号).  ①电火花计时器　②天平　③低压直流电源　④细绳和纸带　⑤砝码、托盘和小车　⑥刻度尺 ⑦停表　⑧一端带有滑轮的长木板 (3)搭建好实验装置后,先　　　,再　　　.纸带被打出一系列点,其中一段如图乙所示,可知纸带的　　　(选填“左”或“右”)端与小车相连.  (4)实验过程中打出的一条理想纸带如图乙所示,图中O,A,B,C,D,E,F为相邻的计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,则小车运动的加速度a=　　　 m/s2,E点的瞬时速度为vE=　　　 m/s.(结果保留3位有效数字)  解析:(1)电火花计时器使用220 V交流电源工作. (2)本实验不必测量质量,不需要天平;电火花计时器使用220 V交流电源工作,不需要低压直流电源;打点计时器有计时功能,不需要停表,故不需要②③⑦. (3)搭建好实验装置后,为了提高纸带利用率,要先接通电源,再释放小车. 小车刚开始运动时打出的点比较密集,