第六节 学生实验：测量运动物体的速度和加速度（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版化工农医类）

第六节 学生实验 测量运动物体的速度和加速度 主题一 运动和力 物理（化工农医类） 1 主要内容 实验目的 实验仪器 实验原理 1 2 3 实验过程 4 5 6 数据处理 思考讨论与反思 本节我们要学习的主要内容。 2 01 实验目的 一、实验目的 1.会安装气垫导轨、会使用光电门、数字计时器等装置。 2.会测量气垫导轨上运动物体的速度和加速度。 3.了解测量运动物体速度和加速度的实验方法。 4.细心观察、规范操作，分工合作、主动探究。 5.实事求是、勇于探索，爱护仪器设备，保持环境卫生。 一、实验目的 任务与目标 4 02 实验仪器 二、实验仪器 气垫导轨、气泵、光电门、数字计时器、挡光片、滑块、垫片、 直尺等。 实验仪器 二、实验仪器 仪器与材料 6 03 实验原理 三、实验原理 7 1．数字计时器的原理介绍  　 数字计时器和光电门一起组成计时装置。光电门的外形如图。它由发光器件（聚光灯泡或红外发光二极管）和光敏器件（光敏二极管或光敏三极管）组成。通常使光敏器件处于亮（被光照）状态，在暗（光被遮）状态时向数字计时器发出脉冲讯号，触发数字计时器开始计时或停止计时。 光电门 红外线 数字计时器 三、实验原理 2．气垫导轨的原理介绍 本实验使用的气垫导轨（如图）是一种力学实验仪器，它利用气泵产生压缩空气，使滑块在导轨上悬浮起来，从而大大减小了滑块在导轨上运动时的阻力。数字计时器与气垫导轨上的两个光电门相连，当滑块上的挡光片经过光电门时，数字计时器的显示窗口可以自动显示出挡光片的挡光时间，由于它可以测出0.001 s的时间，并且能直接以数字显示，所以又叫数字毫秒计。 三、实验原理 原理与方法 9 ①物体通过光电门时，所用时间内，近似看作物体做匀速直线运动，利用极短时间的平均速度替代瞬时速度， ②思想方法： ③计算公式： 的数值由光电门计时器得来的；d为光电门的遮光片的宽度 ④为了提高测量精度，使得测出的速度更接近瞬时速度，有哪些措施？ 3.光电门测速原理： 极限思想 三、实验原理 ④为了提高测量精度，使得测出的速度更接近瞬时速度，有哪些措施？ 三、实验原理 遮光板要更窄一些，这样 才能更准确的表示物体通过光电门的瞬时速度。 通过让滑块在倾斜的气垫导轨上做匀加速直线运动，利用数字计时器分别测量出挡光片经过两个光电门时的挡光时间，进而计算出滑块的瞬时速度和加速度。再利用两个光电门之间的距离s，根据匀变速直线运动的位移变形公式： 即可求出滑块在两光电门之间的加速度 4.光电门测加速度原理： 三、实验原理 原理与方法 12 04 实验过程 四、实验过程 13 1.将气垫导轨连接好，将垫片垫在单脚螺丝下面，使导轨形成一个斜面。打开数字计时器的开关，选择“计时1”功能。借助导轨上的标尺，调节两个光电门之间的距离s = 0.60 m，用直尺测量挡光片的宽度l，将数据填入实验表。 2. 将挡光片安装在滑块上。打开气泵开关，给导轨送气。气垫导轨表面的平直度、光洁度要求很高，绝不允许用手或坚硬物品触碰导轨表面，因此，要把滑块轻轻地放在导轨上。用手扶着滑块，尝试让滑块经过两个光电门，调节光电门的高度，使挡光片可以顺利通过，不发生擦碰。 3. 将滑块从导轨较高一端的固定位置由静止开始释放，当滑块通过两个光电门后，将滑块拦住，防止其撞击气轨末端、跌落或弹回。要及时记下数字记时器的显示窗口显示的挡光时间Δt1和Δt2，将数据填入实验表。 提示：本步骤需要几位同学密切配合，与同学协商如何分工合作？ 4. 重复上一步操作，再测两次。 5. 将滑块从导轨上取下，关闭气泵开关，关闭数字计时器的开关。 6. 整理实验仪器，将其恢复初始位置，摆放整齐，整理卫生。 四、实验过程 14 实验时，保持小车释放点和光电门位置不变。获得的数据如下表 实验序号 挡光片1宽度 挡光时间Δt1 速度v1 挡光片2宽度 挡光时间Δt1 速度v2 加速度 1 6cm 0.17593s 6cm 0.17593s 2 4cm 0.11627s 4cm 0.11627s 3 2cm 0.05780s 2cm 0.05780s 四、实验过程 15 05 数据处理 五、数据处理 16 实验时，保持小车释放点和光电门位置不变。获得的数据如下表整理本学习小组测量的三组时间数据，求出平均值，再分别计算滑块经过两个光电门的瞬时速度以及在此过程中的加速度。将计算结果填入表中，完成表格。 实验序号 挡光片1宽度 挡光时间Δt1 速度v1 挡光片2宽度 挡光时间Δt1 速度v2 加速度 1 6cm 0.176s 0.341m/s 6cm 0.17593s 0