第2章 第3节 测量匀变速直线运动的加速度（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年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

一、本版教材实验理清楚

实验目的

1．进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。

2．会利用计算法和图像法求解小车的加速度。

实验原理

利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算各计数点的速度及小车运动的加速度。

1．各计数点的速度的计算方法：某计数点的速度等于以该计数点为中间时刻的一小段时间内的平均速度。

2．加速度的计算方法：

(1)根据各计数点的速度，描绘v-t图像，则图线的斜率即为小车的加速度。

(2)由相邻相等时间内的位移差Δs＝aT2求加速度大小。

实验器材

打点计时器、纸带、复写纸、交流电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等。

实验步骤

1．如图所示，把一端装有定滑轮的长木板平放在实验桌上，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．把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板上平稳地加速运动，细绳与木板平行。

3．让纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面，使纸带与木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上。

4．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动。于是，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。

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，如图所示(相邻两点间还有4个点未画出)。

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

 

3．加速度的计算

(1)利用v-t图像求出

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在图线上选出容易读取的两个点(t1，v1)和(t2，v2)，根据a＝求出加速度。

(2)利用Δs＝aT2求出：此法适用于相邻相等时间内的位移差都相等的情况或数据较少的情况。

(3)利用逐差法求出：

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。

误差分析

1．木板的粗糙程度不同会产生系统误差，实验中应尽量选用粗糙程度均匀的木板。

2．根据纸带测量位移时会产生偶然误差，实验中应一次性测量各计数点到起始点的距离。

3．作v-t图像时单位选择不合适或作图不准确会带来偶然误差，实验中应选取合适的坐标单位。

　

注意事项

1．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，误差增大。

2．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

3．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。

4．打点完毕，立即断开电源。

5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，在小车到达滑轮前及时用手按住。

6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔t＝0.1 s。

 

二、他版教材实验多融通