第12讲实验：研究匀变速直线运动

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1、第12讲　实验：研究匀变速直线运动自主·夯实基础自主预习　轻松过关名师点金在本实验中，同学们要在理解两种计时器的工作原理的前提下去研究匀变速运动，掌握在实际问题中计算匀变速直线运动物体的速度和加速度的最常用方法．知识梳理一、实验器材电磁打点计时器或电火花计时器、学生电源、纸带、斜面、小车、刻度尺、钩码、细线、导线．二、实验原理1．电磁打点计时器(1)构造：如图12－1所示．图12－1(2)原理：接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化的周期一致．当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点．说明：电

2、磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，工作电压为4～6V．2．电火花计时器(1)构造：如图12－2甲所示．图12－2(2)原理：电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，它的构造如图12－2甲所示．使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间．当接通220V的交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电(如图12－2乙所示)，于是在运动的纸带1上就打出一系列点迹．说明:①当电源的频率是50Hz时,它也是每隔0.02s打一次点;②这种计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,实验误差小.

3、3．研究匀变速直线运动(1)逐差法：其方法是把连续的数据(必须是偶数个)s1、s2、s3……sn从中间对半分成两组，每组有m＝个数据，前一半为s1、s2、s3……sm,后一半为sm＋1、sm＋2……sn，将后一半的第一个数据减去前一半的第一个数据得Δs1＝sm＋1－s1，后一半的第二个数据减去前一半的第二个数据得Δs2＝sm＋2－s2……Δsm＝sn－sm，则由这些差值求得的加速度分别为：a1＝，a2＝……am＝．则得到加速度的平均值为：＝＝＝从上式可以看出，所有的数据s1、s2……sn都用到了，因而减小了偶然误差．(2)图象法：由s1、s2……sn，根据公式vn＝求出相应的速度

4、v1、v2……vn的值，然后作出v－t图象，则得到的直线的斜率就等于物体运动的加速度值．三、实验步骤1．把一端附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，将打点计时器与电源相连，如图12－3所示．图12－32．用一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，放手后小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次．创新·方法探究提炼方

5、法　展示技巧题型方法例在利用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了7个计数点．测出每两个相邻计数点间的距离分别为s1、s2……s6．然后他把纸带上s1、s2……s6各段准确地剪成6段，按图12－4所示的方式贴在坐标纸上，彼此不留间隙也不重叠，纸带下端都准确地与横轴重合，s1的左边准图12－4确地与纵轴重合，横轴为时间轴，纵轴为速度．该同学在这个图中作出了速度图象，并由图象求出了加速度a．请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a的．【解析】由于各段纸带是等宽的，所以每条纸带的宽度可表示一个时间单位T．每条纸带的高度sn和该单位时

6、间Tn＝T内的平均速度n的关系为：.而n的大小为Tn＝T时间中点的速度vn′，即有vn′＝，这样vn′就是第n段纸带上边缘中点的速度(当T＝0.1s时，纵轴1cm高度表示10cm/s的速度)．因此，测出各段纸带中点的位置1、2……6，便可利用这些点画出速度图象，在图象上相距较远处取a、b两点，其坐标分别为(ta，va)、(tb，vb)，由公式a＝可计算出加速度a．【答案】略方法概述把比较理想的打过点的纸带(所打的点迹成一直线并在纸带中心)，按相等的时间间隔剪开(例如每五点剪成一段)．在剪纸带前要先在每段纸带上标上顺序号(如图12－5所示)，再把剪开的纸带依次按图12－6所示的方式

7、贴在一起，形成一个v－t图象．这时，每段纸带的宽度(或各纸带的点迹构成的虚线间的距离)代表了所取时间间隔T．图12－5图12－6而图中斜向直线就是v－t图线，图线与纸带上的点相交处的纵坐标表示了在各T时间内的中间时刻的速度值(等于每段纸带长除以时间T)，求出此图线的斜率，即可得到运动的加速度．如果这条线不是直线,说明运动就不是匀变速运动．体验成功1．(2009年江苏泰州联考)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，对于减小实验误差来说，下列方法正确的是()A．把每打五个点的时间间隔作