测量匀变速直线运动的加速度.pptx

第一章第一章 运动的描述运动的描述测量匀变速直线运动的加速度测量匀变速直线运动的加速度2实验步骤(1)如图所示，把一端装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，连接好电路(2)把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，把细绳拴在小车上，并在另一端挂上适当的钩码，使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板上平使之跨过定滑轮，调整装置，使小车能在长木板上平稳地加速滑行稳地加速滑行(3)把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车把纸带穿过打点计时器，并将其一端固定在小车的后面的后面(4)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动于是，打点计时器就在小车，让小车拖着纸带运动于是，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复实验三次纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复实验三次数据处理的方法数据处理的方法1选取纸带、确定计数点并进行测量选取纸带、确定计数点并进行测量(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带在三条纸带中选择一条最清晰的纸带(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点找一个适当的点作计时起点(0点点)(3)每每5个个计时点计时点(相隔相隔0.1 s)取取1个计数点进行测量个计数点进行测量(如下如下图所示，相邻两点中间还有图所示，相邻两点中间还有4个点未画出个点未画出)(2)用用vt图象求加速度在坐标纸上，以速图象求加速度在坐标纸上，以速度度v为纵轴、时间为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系为横轴建立直角坐标系根据上表中的根据上表中的v、t数据，在直角坐标系中数据，在直角坐标系中描点，如右图所示，通过观察、思考，找描点，如右图所示，通过观察、思考，找出这些点的分布规律，然后根据这些点的出这些点的分布规律，然后根据这些点的分布趋向，用一条平滑的曲线分布趋向，用一条平滑的曲线(包括直线包括直线)连接这些点，并连接这些点，并尽量让多数点落在曲线上尽量让多数点落在曲线上(或直线或直线)上上，不在曲线，不在曲线(或直线或直线)上的点应分布在曲线上的点应分布在曲线(或直线或直线)两侧，且两侧的点数大致相两侧，且两侧的点数大致相同注意：在坐标纸上画同注意：在坐标纸上画vt图象时，坐标轴单位长度的选取要合图象时，坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的大部分面积上适，使图象分布在坐标平面的大部分面积上(3)分析分析vt图象，小车运动的加速度数值上等于图象，小车运动的加速度数值上等于vt图线的斜率，图线的斜率，应注意其应注意其斜率等于斜率等于v/t，不能由，不能由tan 求加速度求加速度024681012t/s0.10.20.3 0.40.5 0.6 0.70.8v(cms-1)根据数据描点，画根据数据描点，画一条直线一条直线，让直线让直线尽可能地通过较多尽可能地通过较多的点，没在直线上的点，没在直线上的点均分在两侧。的点均分在两侧。024681012t/s0.10.20.3 0.40.5 0.6 0.70.8v(cms-1)在图象上任在图象上任取两点利用其坐取两点利用其坐标值求出斜率即标值求出斜率即物体的加速度。物体的加速度。vt1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该是先接通电源，等打点稳定后，再释放小车应该是先接通电源，等打点稳定后，再释放小车3取下纸带前，先断开电源取下纸带前，先断开电源4选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔舍弃点密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒等于多少秒5要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s.1.1.小车运动时小车运动时摩擦摩擦不均匀，打点不稳定引起不均匀，打点不稳定引起系统误差系统误差2.2.纸带上计数点间距纸带上计数点间距测量测量以及以及作作v-tv-t图象图象引起引起偶然误差偶然误差主要误差分析主要误差分析七、注意事项七、注意事项1.1.平行平行：纸带、细绳要和长木板平行：纸带、细绳要和长木板平行2.2.靠近靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置的位置3.3.一先一后一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带验后先断开电源，后取下纸带4.4.防止碰撞防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞防止钩码落地，小车与滑轮碰撞5.5.减小误差减小误差：小车另一端挂的：小车另一端挂的钩码个数要适当钩码个数要适当，避免速，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集上打的点过于密集6.6.纸带选取纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点分，适当选取计数点7.7.准确作图准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧在直线的两侧 1.某同学在测定匀变速直线运动的加速度实验中，获得一条点迹清楚的纸某同学在测定匀变速直线运动的加速度实验中，获得一条点迹清楚的纸带，如下图所示，已知打点计时器每隔带，如下图所示，已知打点计时器每隔0.02 s打一个计时点，该同学选择打一个计时点，该同学选择 A、B、C、D、E、F六个计数点，对计数点进行测量的结果记录在下图中，六个计数点，对计数点进行测量的结果记录在下图中，单位是单位是cm.(1)试计算在打下试计算在打下B、E两两点时小车的瞬时速度点时小车的瞬时速度vB、vE(2)小车的加速度为多大？小车的加速度为多大？例例2在实验中得到纸带如下图所示，图中的点为在实验中得到纸带如下图所示，图中的点为计数点，在每两个相邻计数点间还有计数点，在每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，个点没有画出，则小车运动的加速度为则小车运动的加速度为(单位：单位：m/s2)（)A0.2 B2.0 C20.0 D200.0例例3，在某次实验中，物体拖动纸带做匀加速直线运动，打点计在某次实验中，物体拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为时器所用的电源频率为50 Hz，实验得到的一条纸带如图所示，实验得到的一条纸带如图所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有纸带上每相邻的两个计数点之间都有4个点未画出按时间顺序个点未画出按时间顺序取取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如图所示点的距离如图所示(单位：单位：cm)在计数点在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为v1_m/s，物体的加速度，物体的加速度a_m/s2.(保留两位有效数字保留两位有效数字)该同学在测量的时候没有将计数点该同学在测量的时候没有将计数点5的数值记录下来，根据的数值记录下来，根据前面的数值可以推算出计数点前面的数值可以推算出计数点5到到0点的距离为点的距离为_cm.4.4.（20102010重庆高考）某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动物重庆高考）某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动物体的加速度体的加速度,电源频率电源频率f=50 Hz,f=50 Hz,在纸带上打出的点中在纸带上打出的点中,选出零点选出零点,每隔每隔4 4个点取个点取1 1个计数点个计数点.因保存不当因保存不当,纸带被污染纸带被污染,如图所示，如图所示，A A、B B、C C、D D是是依次排列的依次排列的4 4个计数点个计数点,仅能读出其中仅能读出其中3 3个计数点到零点的距离个计数点到零点的距离:x:xA A=16.6=16.6 mmmm、x xB B=126.5 mm=126.5 mm、x xD D=624.5 mm.=624.5 mm.若无法再做实验若无法再做实验,可由以上信息推知可由以上信息推知:(1)(1)相邻两计数点的时间间隔为相邻两计数点的时间间隔为_s;_s;(2)(2)打打C C点时物体的速度大小为点时物体的速度大小为_m/s;_m/s;(3)(3)物体的加速度大小为物体的加速度大小为_(_(用用x xA A、x xB B、x xD D和和f f表示表示).).故故答案：答案：(1)0.1 (2)2.49 (3)(1)0.1 (2)2.49 (3)【标准解答】【标准解答】(1)(1)相邻两计数点的时间间隔相邻两计数点的时间间隔T=0.025 s=0.1 s.T=0.025 s=0.1 s.(2)(2)(3)(3)计数点计数点A A、B B中间时刻的速度中间时刻的速度而而5.5.某同学在某同学在测定匀变速直线运动的加速度测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几时，得到了几条较为理想的纸带，并在每条纸带上每条较为理想的纸带，并在每条纸带上每5 5个计时点取一个计时点取一个计数点个计数点,依打点先后编为依打点先后编为0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5.5.由于不小由于不小心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示.请根据给出的请根据给出的甲、乙、丙、丁四段纸带回答：甲、乙、丙、丁四段纸带回答：(1)(1)从纸带甲上撕下的从纸带甲上撕下的那段应该是乙、丙、丁那段应该是乙、丙、丁三段纸带中的三段纸带中的_._.(2)(2)打纸带甲时，物体的打纸带甲时，物体的加速度大小是加速度大小是_m/s_m/s2 2;打计数点打计数点1 1时，物体的时，物体的速度大小是速度大小是_m/s._m/s.【解析解析】因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打甲纸因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打甲纸带时，加速度带时，加速度 m/sm/s2 2=0.6 m/s=0.6 m/s2 2,又小车运动的加速度：又小车运动的加速度：则则4 4、5 5两点间隔为：两点间隔为：s s5 5=s=s2 2+3aT+3aT2 2=36.010=36.010-3-3 m+30.60.1 m+30.60.12 2 m=5410 m=5410-3-3 m=54.0 mm,m=54.0 mm,所以从纸带甲上撕下的那段应是丙所以从纸带甲上撕下的那段应是丙.m/s=0.33 m/s.m/s=0.33 m/s.答案：答案：(1)(1)丙丙 (2)0.6 0.33(2)0.6 0.336.6.光电门光电门1 1、2 2各自连接的计时器显示的挡光时间分别各自连接的计时器显示的挡光时间分别为为1.0101.0102 2s s和和4.0104.0103 3s.s.用精度为用精度为0.05mm0.05mm的游标卡的游标卡尺测量滑块的宽度为尺测量滑块的宽度为d d1.010cm.1.010cm.(1)(1)滑块通过光电门滑块通过光电门1 1时的速度时的速度v v1 1_m/s_m/s，滑块通过，滑块通过光电门光电门2 2时的速度时的速度v v2 2_m/s.(_m/s.(结果保留两位有效数结果保留两位有效数字字)(2)(2)由此测得的瞬时速度由此测得的瞬时速度v v1 1和和v v2 2只是一个近似值，它们实只是一个近似值，它们实质上是通过光电门质上是通过光电门1 1和和2 2时的时的_，要使瞬时速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将的测量值更接近于真实值，可将_的宽度减小的宽度减小一些一些.(3)(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量为了计算出滑块的加速度，除了测量d d、t t1 1和和t t2 2之外，之外，还需要测量还需要测量_._则用这些物理量计算加速则用这些物理量计算加速度的表达式为度的表达式为a=_.a=_.【解析解析】(1)v(1)v1 1 m/sm/s1.0 m/s1.0 m/sv v2 2 m/sm/s2.5 m/s2.5 m/s(2)v(2)v1 1、v v2 2实质上是滑块通过光电门实质上是滑块通过光电门1 1和和2 2时的平均速度，要使瞬时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些.(3)(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量为了计算出滑块的加速度，除了测量d d、t t1 1和和t t2 2之外，还需之外，还需要测量的物理量有两种方案要测量的物理量有两种方案.方案一：测滑块由光电门方案一：测滑块由光电门1 1运动至光电门运动至光电门2 2所用时间所用时间t t，由，由v v2 2=v=v1 1+at+at得得方案二：测两光电门之间的距离方案二：测两光电门之间的距离L L，由，由 =2aL=2aL得得答案：答案：(1)1.0 2.5 (2)(1)1.0 2.5 (2)平均速度平均速度 滑块滑块(3)(3)滑块由光电门滑块由光电门1 1运动至光电门运动至光电门2 2所用时间所用时间t t或两光电门之间的或两光电门之间的距离距离L L 或或1.误差误差(error):测出的数值测出的数值(测量值测量值)与真实值之间的差异叫误差与真实值之间的差异叫误差.系统误差系统误差:由于仪器本身不精确由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验方法粗略,或实验原理不或实验原理不完善产生完善产生.减小方法减小方法:校准测量仪器校准测量仪器,改进实验方法改进实验方法,设计在原理上更完设计在原理上更完善的实验善的实验.产生原因：产生原因：分类分类:系统误差系统误差偶然误差偶然误差偶然误差偶然误差:减小方法：减小方法：多次测量求平均值多次测量求平均值2.有效数字有效数字:测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字叫做有效数字疑数字的全部数字叫做有效数字.可靠数字可靠数字:直接读数获得的准确数字直接读数获得的准确数字.存疑数字存疑数字:通过估读得到的那部分数字叫存疑数字通过估读得到的那部分数字叫存疑数字.