内容正文:
实验一 研究匀变速直线运动
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一、实验目的
1.练习正确使用打点计时器,学会利用打上点的纸带研究物体的运动。
2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx=aT2)。
3.测定匀变速直线运动的加速度。
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二、实验原理与要求
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[基本实验要求]
1.实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。
2.实验步骤
(1)按照实验原理图,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。
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(2)把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂适量的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。
(3)把小车停靠在打点计时器处,先接通电源,后放开小车。
(4)小车运动一段时间后,断开电源,取下纸带。
(5)换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
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3.注意事项
(1)平行:纸带、细绳要和长木板平行。
(2)两先两后:实验中应先接通电源,后放开小车;实验完毕应先断开电源,后取纸带。
(3)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞。
(4)减小误差:小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差产生的影响,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。
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[规律方法总结]
1.数据处理
(1)目的
通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定小车的运动性质等。
(2)处理的方法
①分析小车的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定小车的运动性质。
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④利用速度—时间图象求加速度
a.作出速度—时间图象,通过图象的斜率求解小车的加速度。
b.剪下相邻计数点间的纸带紧排在一起求解加速度。
2.依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动
(1)x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。
(2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2,…
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(3)T是相邻两计数点间的时间间隔:T=0.02n s(打点计时器的频率为50 Hz,n为两计数点间计时点的间隔数)。
(4)Δx=aT2,因为T是恒量,做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量,所以Δx必然是个恒量。这表明:只要小车做匀变速直线运动,它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。
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命题点一 教材原型实验
角度1 实验原理与操作
典例1 在做“研究匀变速直线运动”的实验中:
(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。
[解析] (1)本实验中不需要测量力的大小,因此不需要的器材是弹簧测力计。
弹簧测力计
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(2)如图所示,某同学由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm。
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表中列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。
对应点 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.737 0.801 0.994
[答案] (2)0.864 0.928
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(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的