用打点计时器测匀变速直线运动的加速度.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用打点计时器测匀变速直线运动的加速度,一,.,电磁打点计时器和电火花计时器,1.,构造,2.,使用,二,.,用打点计时器测匀变速直线运动的加速度,用打点计时器研究匀变速直线运动,纸带如图所示。,用打点计时器研究匀变速直线运动的计算公式,(1),加速度的计算公式,(2),中间时刻的瞬时速度计算公式,打点计时器纸带分析,S,6,S,5,S,4,S,3,S,2,S,1,S=,a,T,2,逐差法求加速度,S,4,-S,1,=S,4,S,3,+S,3,S,2,+S,2,-S,1,=3,a,1,T,2,S,5,-S,23,a,2,T,2,S,6,-S,3,=3,a,3,T,2,a,=(,a,1,+,a,2,+,a,3,)3,=(S,4,+S,5,+S,6,)-(S,1,+S,2,+S,3,)(3T),2,逐差法的实质是将,纸带分为两大段处理。,A,B,C,s,1,s,2,s,3,O,利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度,v,：如,测定匀变速直线运动的加速度,纸带处理。从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点,O,，然后每,5,个点取一个计数点,A,、,B,、,C,、,，这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是,0.1s,，便于计算。测出相邻计数点间的距离,s,1,、,s,2,、,s,3,利用,s,1,、,s,2,、,s,3,可以计算相邻相等时间内的位移差,s,2,-,s,1,、,s,3,-,s,2,、,s,4,-,s,3,，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。,t/,s,0 T 2T 3T 4T 5T,6T,v/,(ms,-,1,),利用纸带求被测物体的加速度,a,。具体来说又有,3,种方法：,“,逐差法,”,：从纸带上得到,6,个相邻相等时间内的位移，则,利用任意两段相邻记数点间的位移求,a,：如,利用,v-t,图象求,a,：求出,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,各点的即时速度，画出如右的,v-t,图线，图线的斜率就是加速度,a,。,例,1.,电磁打点计时器是一种使用,_,（填,“,高,”,或,“,低,”,）压交流电源的计时仪器；若电源的频率为,50,z,，实验者在处理实验数据时，将每隔,4,个计时点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为,_,；如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者如不知道工作电压的频率变为小于,50,z,，这样计算出的加速度值与真实值相比是,_,（填,“,偏大,”,、,“,偏小,”,或,“,不变,”,）。,低,0.08,偏大（频率变小，则周期变大，由,可知,a,变小，若仍然按,T,不变计算，显然计算出的加速度值比真实值偏大）练习,1,在用打点计时器研究匀变速直线运动时，如测得各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量，其主要原因是,A,长度测量不精确,B,打点计时器打点的间隔不均匀,C,运动中受到变化的摩擦力作用,D,木板未调成水平,C,例,2.,如图所示的部分纸带记录了,“,测定匀变速直线运动的加速度,”,实验中实验小车匀加速运动的情况，已知小车运动的加速度,a,=1.00m/s,2,，,A,与,B,、,B,与,C,、,C,与,D,之间的时间间隔相同，,AB,11.0cm,，,BC,=15.0cm,，,CD,19.0cm,，则,A,与,B,之间的时间间隔为,T,=,s,，当打点计时器打,C,点时小车的速度是v,c,=,m/s,所以,T,=0.2s,即,:,=0.2s,s.,m/s,=0.85m/s.,练习,2,用打点计时器打出下落物体带动的纸带如图电源的频率为,50Hz,，从纸带上连续取出,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六个计数点，用米尺测出,A,、,B,两点间距离,S1=4.08cm,，,E,、,F,两点间距离,S2=5.64cm,，试写出用,S1,、,S2,和相邻两点间时间间隔,T,计算重力加速度的公式,g=_,，代入数据求出,g=_,练习,3,图是打点计时器的结构示意图，图中缺少的一个重要部件是,_,，此实验中若发现打点的痕迹很轻但工作电压正常时，可能采取的措施（按操作的难易程度按先易后难进行填写）是,_,永久磁铁；调整振针长度或更换复写纸；或调整振针的固有频率使之与,50Hz,交变电流产生的策动力共振,例,3.,在做,“,研究匀变速直线运动,”,的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,等,7,个计数点，每相邻两个计数点间还有,4,个点，图中没有画出，打点计时器接周期为,T,=0.02s,的交流电源他经过测量并计算得到打点计时器在打,B,、,C,、,D,、,E,、,F,各点时物体的瞬时速度如下表：,（,1,）计算,v,F,的公式为,v,F,=,；（,2,）根据,(1,）中得到的数据以,A,点对应的时刻为,t=0,，,试在图中所给的坐标系中，作出,v,t,图象，并求物体的加速度,a,=,m/s,2,；（,3,）如果当时电网中交变电流的频率是,f,=51Hz,，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比（选填：偏大、偏小或不变）,a=0.425,0.005m/s,2,偏小,练习,4.,某次研究匀变速直线运动的实验中，用打点计时器打出小车带动的纸带,如图，相邻计数点间的距离分别用,S,1,、,S,2,、,S,3,、,S,4,、,S,5,、,S,6,表示，计数点间的时间间隔用,T,表示，则如下计算小车加速度大小的式子中正确的,是,A,(S,6,-S,1,)/(5T2,),B,(S,3,+S,4,-S,1,-S,2,)/(2T,2,),C,(S,5,-S,2,)/(3T,2,),D,(S,4,+S,5,+S,6,-S,1,-S,2,-S,3,)/(3T,2,),AC,例,4,利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度，如图给出了该次实验中从,0,点开始，每,5,个点取一个计数点的纸带，其中,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,都为记数点测得：,s,1,1,40 cm,，,s,2,1,90 cm,，,s,3,2,38 cm,，,s,4,2,88 cm,，,s,5,3,39cm,，,s,6,3,87 cm,。,1),在计时器打出点,1,2,、,3,、,4,、,5,时，小车的速度分别为：,v,1,cm,s,，,v,2,cm,s,，,v,3,cm,s,，,v,4,cm,s,，,v,5,cm,s,。作出,v-t,图象，并由图象求出小车的加速度,a,cm,s2,。,(2),利用逐差法求出,a,cm,s2,练习,5.,在利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度的实验中，,(1),测量原理根据的公式是,a=_,(2),实验中要用到的器材和测量仪器有,A,小车,B,一端带滑轮的木板,C,打点计时器,D,低压交流电源,E,小钩码,F,秒表,G,刻度尺,H,纸带,I,细绳,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,G,、,H,、,I,3),某学生在实验中操作有如下步骤，试按合理的顺序把步骤序号填在下面的线上：,_,A,把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；,B,把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；,C,换上新纸带，重作两次实验；,D,把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；,E,先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；,F,把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；,G,断开电源，取下纸带；,H,求出三次测量加速度的平均值，作为测量的最后结果,D,、,B,、,A,、,F,、,E,、,G,、,C,、,H,例,5.,为了测定汽车在平直公路上启动时的加速度，某人拍摄了一张在同一张底片上多次爆光的照片，如图示，如果拍摄时每隔,2,秒爆光一次，汽车车身总长,4.5,米，那么这辆汽车的加速度约为,A.1 m/s,2,B.2 m/s,2,C.3 m/s,2,D.4 m/s,2,0 5 10 15 20 25,0 5 10 15 20 25,解：,车身长,4.5,米，占标尺上,3,小格，,每小格是,1.5,米，,由图读出第一、第二次闪光 汽车相距,S,1,=1.58=12,米，,第二、第三次闪光汽车相距,S,2,=1.513.8=20.7,米,由,S=a T,2,得,a=,（,20.7 12,）,/4=2.2 m/s,2,答：,B,例,6.,利用打点计时器研究一个约,1.4m,高的商店卷帘窗的运动，将纸带粘在卷帘底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动,.,打印后的纸带如图所示，数据如表格所示,.,纸带中,AB,、,BC,、,CD,每两点之间的时间间隔为,0.10s,，,根据各间距,的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度,v,平均,.,可以将,v,平均,近似地作为该间距中间时刻的即时速度,v,.,（,1,）,请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的,v,t,图线,.,（,2,）,AD,段的加速,度为,m/s,2,，,AK,段的平均,速度为,m/s.,间隔,间距,(cm),AB,5.0,BC,10.0,CD,15.0,DE,20.0,EF,20.0,FG,20.0,GH,20.0,HI,17.0,LJ,8.0,JK,4.0,ABC,E,F,I,K,J,G,H,D,0 S,0.2,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,0.5,0.4,0.3,0.1,2.50,2.00,1.50,1.00,0.50,0.00,0.5,0.9,0.3,0.7,0.1,V/ms,-1,t/s,5,1.39,