04研究匀变速运动.doc

第二章《直线运动》 第四讲《研究匀变速直线运动》 【计划课时】2课时 【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． ．测定匀变速直线运动的加速度．．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法测定匀变速直线运动的加速度． ．．、实验原理 1．打点计时器 (1)作用：计时仪器，每隔s打一次点． (2)工作条件 (3)纸带上点的意义： ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置． ②通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况． ③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔． 2．利用纸带判断物体运动状态的方法 (1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…，若v2－v1＝v3－v2＝v4－v3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a＝＝＝＝…. (2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝. 3．速度、加速度的求解方法 (1)“逐差法”求加速度：如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T，且满足x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝x3－x2＝x2－x1，，……，可得小车加速度的平均值 。 显然，这种求的方法只用了 、 两个数据，而x2、x3、x4、x5在计算过程中均被消去了，所以丢失了多个数据，算出的值误差较大，这种方法不可取。 采用下列方法可减小误差 ： ，，， 从而，。 这种计算加速度平均值的方法叫做逐差法。逐差法将x1、x2、……x6各实验数据都利用了，没有丢失数据，使正负偶然误差尽可能抵消，算出的值误差较小。因此，实验中要采用逐差法求小车的加速度。注意若给了奇数段位移，如x1、x2、……x5，则舍掉位移最小的那一段。 (2)“平均速度法”求速度：得到如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T，n点的瞬时速度为vn＝. (3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图象，直线的 即加速度． 、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、电源、复写纸片． 、实验步骤 1．仪器安装 (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)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验装置见图所示，放手后，看小车能否在木板上平 稳地加速滑行． 2．测量与记录 (1)把小车停在靠近打点计时器处，先，后，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，换上新纸带，重复三次． (2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1 s．正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中 (3)利用某一段时间的平均速度等于这段时间速度求得各计数点的瞬时速度． (4)增减所挂钩码数，再重复实验两次． 3．数据处理及实验结论 (1)由实验数据得出v－t图象 ①根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上． ②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，应分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线． (2)由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径进行分析 ①分析图象的特点得出：小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如图5所示，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间变化． ②通过函数关系进一步得出：既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化． 、注意事项 1．交流电源的电压及频率要符合要求． 2．实验前要检查打点计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸． 3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 4．先，打点计时器工作后，再，当小车停止运动时及时断开电源． 5．要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02× s＝s. 6．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免因速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上的点过于密集