2.3.3 实验：测量匀变速直线运动的加速度 课件 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

人教版（2019）必修 第一册 第二章 匀变速直线运动的研究 2.3-3 实验：测量匀变速直线运动的加速度 学习目标 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。 3.会根据纸带记录的时间和位置信息测量小车的瞬时速度和加速度。 一、实验思路 装置图 钩码牵引小车做匀加速直线运动，通过固连在小车上的纸带记录小车的运动时间和位移。 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 挑选一条点迹清晰的纸带，以每打5个点取一个计数点。设相邻两计数点时间间隔为T，下图中连续选取7个计数点，同时标明了相邻计数点间距离。 1.在实验误差允许范围内，如果有 x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝恒量，则加速度为一恒量，说明物体做匀变速直线运动。 3.根据做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等时间间隔T内的位移差Δx 为恒量，即 由此可计算小车的加速度 2.利用时间中点公式 ，可计算小车的瞬时速度。 二、物理量的测量 打点计时器打点周期为 0.02s，则T=0.1s 1.测量打点计时器每打5个点的时间间隔T 2.测量相邻两个计数点间的位移 用刻度尺测量各计数点到计数起点0之间的距离，计算相邻两个计数点间的位移。 x02 x03 x04 x05 x06 x2 = x02 - x01 x3 = x03 - x02 x4 = x04 - x03 … x1 = x01 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 三、数据分析 1.通过测量计算，判断下面等式在实验误差范围内是否成立，从而判断小车运动性质。 x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 2.依据公式 ，可计算各计数点位置的瞬时速度。 在纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、x4、x5、x6。 ⑴计算法——逐差法 由xm－xn=(xm－xn)aT2 可得 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 3.计算小车的加速度 所以 思路： 依时间从中间分开，后段减前段 实质: 由 得 课堂练习 逐差法实质探究 把各段位移都利用上，从而有效地减小测量误差的方法。 逐差法： 逐差法——大邻差 X2 X1 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 ⑵图像法 ①如何作图像？ ②图像与坐标轴交点的含义是什么？ v/(m˙s-1) 0 t/s 根据（t，v）数据，在v-t坐标系中描点，如图所示，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上； 作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧。 实验方案设计 一、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、墨粉纸盘（电磁打点计时器则备复写纸片）、交流电源、导线若干。 （～） 二、实验步骤 1.把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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.把细绳一端拴在小车前面，然后跨过定滑轮，在其另一端挂上一定质量的钩码。将纸带穿过打点计时器限位孔（如图所示），并把它的一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行。 5.选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点作为计数始点，并将其标记为0，以后依次每五个点取一个计数点，依次标明这些计数点的序号1、2、3、4、…，之后测量各计数点到0点的距离x0i， ⑴ 计算相邻两计数点间的距离x1、x2、x3…x6 ； ⑵ 计算各计数点的瞬时速度：v1、v2、v3、v4、v5，并标明到达各计数点的时间 t1、t2、t3、t4、t5。将计算结果填入设计好的表格中（如下表格）。 3.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。 4.关闭电源，取下纸带，换上新纸带，重复三次。 6.整理器材 0 1 2 3 4 5 6 x1 x3 x4 x5 x6 x2 x02 x03 x04 x05 x06 … 计数点i 0 1 2 3 4 5 6 到达各计数点时刻ti /s 0 各计数点到计数起点0的距离x0i /cm 将测量结果标在纸带相应位置 计算相邻计数点间距 xi=x0i-x0(i-1)/cm 计算到达各计数点速度vi /(m˙s-1) 小车加速度 （逐差法） x2 = x02 - x01 x3 = x03 - x02 x1 = x01 将计算结果标在纸带相应位置 三、数据处理 根据数据处理方法，在上面表格指引下，完善表格。 四、误差分析 由公式 可得 则有 思考： ⑵为什么实验时细绳与轨道平行？ ⑴相邻两计数点之间的距离为什么不用刻度尺直接测量，而是采用测量各计数点到计数起点0之间距离的方式间接算出？ ⑶为什么不采用下面方法计算小车的加速度？ 有效数据x2、x3、x4、x5丢失 1.保持纸带垂直打点计时器限位孔穿过； 五、注意事项 2.牵引小车的细绳与轨道平行； 3.小车在远离定滑轮长木板一侧（靠近打点计时器位置）由静止释放； 4.先接通电源，再释放小车； 5.测量各计数点到0计数点之间到的距离x01、x02、x03 ……，再计算相邻两计数点之间的距离。 x2 = x02 - x01 x3 = x03 - x02 x4 = x04 - x03 … x1 = x01 1.在“研究小车匀变速直线运动”的实验中：⑴实验室提供如图“甲”、“乙”两种打点计时器，某实验小组决定使用电火花打点计时器，则应选用图中的_________（填“甲”或“乙”）计时器。 课堂评价 乙 ⑵另一实验小组使用的是电磁打点计时器，下面接线正确的是_______（填“甲”或“乙”） 甲 乙 甲 ⑶实验过程中，下列做法正确的是_________。 A.先接通电源，再使纸带运动 B.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 C.先使纸带运动，再接通电源 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 ⑷如图所示为电源频率50Hz实验得到的一条纸带，纸带上每5个点取为一个计数点，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，测出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4= ______m/s，小车的加速度大小为 m/s2。（保留2位有效数字） 0.41 0.76 AD 0 1 2 3 4 5 6 0 1.40 3.55 6.45 10.15 14.55 19.70 cm 2.某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。 ⑴在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是____点。 ⑵在打出C点时物块的速度大小为_____m/s(保留3位有效数字)； 物块下滑的加速度大小为_____m/s2(保留2位有效数字)。 参考答案：A　0.233　0.75 $$