(讲义)第2章 第3节 测量匀变速直线运动的加速度-【提分教练】2023-2024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．通过实验，进一步掌握打点计时器的使用，纸带的数据处理和测量瞬时速度的方法． 2．体会在实验探究中尊重客观事实，实事求是，养成严谨的科学态度，激发探索兴趣． 一、实验原理和方法 1．用打点计时器打下纸带，据a＝，求出加速度的平均值． 2．用纸带计算出中间时刻的速度：vB＝，作出v-t图像，求出斜率即加速度a. 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等． 三、实验步骤和数据处理 1．实验装置如图 把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面，将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路． 2．让纸带穿过打点计时器的限位孔，将其一端夹在小车尾部正中央，把小车靠近打点计时器，在小车前端系上细绳．细绳、纸带与木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上．细绳长度略短于定滑轮离地的高度，细绳跨过定滑轮，挂上适量的钩码． 3．启动打点计时器，然后释放小车，让它拖着纸带运动，适时阻止小车与滑轮相碰．及时关闭电源，更换纸带，重复做三次． 4．选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适的点作为开始点．为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，时间间隔T＝0.02 s×5＝0.1 s. 5．数据处理：方法一：根据纸带计算出：a1＝，a2＝，a3＝. 填入表格： 计数点 位移s/m 速度v/(m·s－1) 加速度a/(m·s－2) 0 — — — 1 s1＝ v1＝＝ — 2 s2＝ v2＝＝ — 3 s3＝ v3＝＝ — 4 s4＝ v4＝＝ a1＝＝ 5 s5＝ v5＝＝ a2＝＝ 6 s6＝ — a3＝＝ 小车做匀变速直线运动的加速度的平均值＝＝. 方法二：利用纸带，利用vn＝＝求得对应每一个计数点的瞬时速度vn填入上面表格中，用图像法作出v-t图像，拟合为直线，根据斜率k＝得出小车运动的加速度a. 四、注意事项 1．应先开启打点计器，后释放小车． 2．测量时要把刻度尺放上后，一次读完各个数据，且要估读到下一位． 3．计算过程中要注意有效数字的处理． 4．在作v-t图像时，应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点尽可能分布在所作直线的两侧，偏离直线太远的点应舍弃掉． 类型一　实验原理及操作 【典例1】　在测量匀变速直线运动的加速度实验中，某同学操作以下实验步骤： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上．细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．取下纸带 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 (1)所列步骤中有错误的是：__________________________________ _________________________________________________________. (2)遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号F、G、H、……)： _________________________________________________________. (3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：______________________________________________________________. [解析]　(1)步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前应先断开电源． (2)遗漏的步骤F：换上新纸带，重复实验三次． (3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BECADF. [答案]　(1)A中应先通电，再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源 (2)F：换上新纸带，重复实验三次　(3)BECADF 类型二　实验数据处理与分析 【典例2】　在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中．打点计时器的工作频率为50 Hz，如图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出． (1)根据运动学有关公式可求得vB＝16.50 cm/s，vC＝________cm/s，vD＝26.30 cm/s； (2)利用求得的数值在图乙所示的坐标系中作出小车的v-t图线(打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝________m/s2； (3)将图线延长使其与纵轴相交，交点的纵坐标是________cm/s，此速度的物理意义是_________________________________________ _______________________________________________________