文档介绍：第9节测定匀变速直线运动的加速度
一、实验目的
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-t图像处理实验数据,并据此判断物体的运动性质。
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二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据,计算出各时刻的速度,再作出速度—时间的关系图像。
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-t图像为一倾斜直线,则物体做匀变速直线运动,图线的斜率表示加速度。
三、实验器材
打点计时器、纸带、交流电源、小车、细绳、一端带有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、坐标纸、复写纸、导线。
四、实验步骤
,把附有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使定滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端,连接好电路。
,使细绳跨过定滑轮,下边挂上钩码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面。
,接通电源后,释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点,关闭电源。
,重复实验两次。
,按以上步骤再做两次实验。
五、数据处理
(1)从几条纸带中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点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4…如图所示。
(2)依次测出0→1、0→2、0→3、0→4…的距离x1、x2、x3、x4…,填入表中。
位置
1
2
3
4
5
6
长度
x1
x2
x3
x4
x5
x6
各段长度
0~2
1~3
2~4
3~5
4~6
时间间隔
v/(m·s-1)
(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为:v1=、v2=、v3=、v4=…。将计算得出的各点的速度填入表中。
(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律。
-t图像
(1)定标度、描点: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。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般用“·”标明)
(2)连线:画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示。
(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。
根据所画v-t图像的斜率求出小车运动的加速度a=。
六、误差和有效数字
:测量值与真实值之间的差异叫做误差,误差按产生原因可分为系统误差和偶然误差。
(1)系统误差
①产生原因:由于仪器本身不精确或实验方法粗略,实验原理不完善产生的。
②特点:当多次重复测量时,测量值总是同样的偏大或偏小。
③减小方法:校准测量仪器,改进实验方法,完善实验原理。
(2)偶然误差
①产生原因:由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
②特点:测量值和真实值相比有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的概率相同。
③减小方法:多次测量求平均值。
(1)可靠数字:通过直接读数获得的准确数字。
(2)存疑数字:通过估读得到的数字。
(3)有效数字:带有一位存疑数字的全部数字。
(4)凡是用测量仪器直接测量的结果,读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后,再向下估读一位(存疑数字)。
(5)运算结果一般可用2~3位有效数字表示。
七、注意事项
(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
(2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。
(3)打点完毕,应立即断开电源。
(4)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。
(5)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。
(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= s。
(7)在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。
要点一实验原理及操作
[例1] (2017·德州高一检测)在研究匀变速直线运动的实验中,某同学操作以下实验步骤,
,将小车移至靠近打点计时器处放开纸带,再接通电源
,并接好电路
,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动
,并穿过打点计