2024_2025学年新教材高中物理第二章匀变速直线运动第三节测量匀变速直线运动的加速度学案粤教版必修第一册.doc
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第三节测量匀变速直线运动的加速度
一、试验目的
1．利用打点纸带探讨小车的运动状况，测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度。
2．会利用图像法处理试验数据。
二、试验原理
1．利用纸带计算加速度：以纸带上两个连续相等的时间里的位移变更量与这个时间平方的比值表示加速度。
2．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
3．用v-t图像测量小车的加速度：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小。
三、试验器材
打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸、导线。
四、试验步骤
1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在试验桌上，并使滑轮端伸出桌面。打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。(若运用电磁打点计时器，接4～6V的低压沟通电源；若运用电火花计时器，接220V的沟通电源)
2．在让纸带穿过打点计时器的限位孔后，将其一端夹在小车尾部正中心。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，适时阻挡小车与滑轮相碰。刚好关闭电源，更换纸带，重复做三次。
4．选择点迹清晰、没有漏点的纸带，舍弃起先点迹密集的一段，找一个合适的点作为起先点。为了测量便利和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，则时间间隔T＝0.02×5s＝0.1s。
确定恰当的计数点，并标上序号0,1,2,3，…，如图所示。每两个相邻计数点间的距离分别为s1，s2，s3…
5．设计试验数据记录表格，分析处理数据。
五、数据处理
1．计算法
测量六段位移s1，s2，s3，s4，s5，s6，把测量结果填入表中，利用eq\x\to(v)＝eq\f(si＋si＋1,2T)，求得对应每一计数点的小车瞬时速度vi；利用a1＝eq\f(s4－s1,3T2)，a2＝eq\f(s5－s2,3T2)，a3＝eq\f(s6－s3,3T2)，分别求得a1，a2，a3，并将计算结果填入表中。
计数点
位移s/m
速度v/(m·s－1)
加速度a/(m·s－2)
0
——
——
——
1
s1＝
v1＝eq\f(s1＋s2,2T)＝
——
2
s2＝
v2＝eq\f(s2＋s3,2T)＝
——
3
s3＝
v3＝eq\f(s3＋s4,2T)＝
——
4
s4＝
v4＝eq\f(s4＋s5,2T)＝
a1＝eq\f(s4－s1,3T2)＝
5
s5＝
v5＝eq\f(s5＋s6,2T)＝
a2＝eq\f(s5－s2,3T2)＝
6
s6＝
——
a3＝eq\f(s6－s3,3T2)＝
小车做匀变速直线运动的加速度的平均值eq\x\to(a)＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝________。
2．v-t图像法
(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间t，纵轴表示速度v。
(2)依据每一个计数点对应的时间和小车的瞬时速度，作出最佳拟合曲线(或直线)，尽量让各数据对称分布在这条曲线(或直线)的两侧。假如没有试验误差的影响，所作v-t图像应当是一条倾斜的直线，如图所示。
(3)选取图线中简单读取的两个点(t1，v1)和(t2，v2)，依据k＝eq\f(v2－v1,t2－t1)求得直线的斜率，即为小车运动的加速度a。
六、误差分析
误差
产生缘由
减小方法
偶然误差
纸带测量的位移有误差
测量各计数点到起始点的距离而不是干脆测量相邻计数点间的距离
系统误差
木板的粗糙程度不完全相同
尽量选用粗糙程度匀称的木板
七、留意事项
1．起先释放小车时，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，马上关闭电源。
4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(留意计数点与计时点的区分)，弄清晰所选的时间间隔T等于多少。
5．测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。
6．在坐标纸上画v-t图像时，留意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量有效利用坐标纸的面积。
题型一试验原理与操作
[例题1]在“测量匀变速直线运动的加速度”的试验中：
(1)试验室供应了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、沟通电源、秒表、弹簧测力计。其中在本试验中不须要的器材是________________________________________________________________________
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