实验:研究匀变速直线运动
[学习目标]1.进一步练习使用打点计时器并会求瞬时速度.2.会利用v-t图象处理实验数据,并据此分析物体运动的性质.3.能根据实验数据利用v-t图象或逐差法求加速度.
一、实验原理
如图1所示,为打点计时器打出的一条纸带,利用纸带记录的数据,可以判断物体的运动性质,求出各点的瞬时速度,并求出物体的加速度.
图1
1.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动
沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为s1、s2、s3、s4、…、sn,若Δs=s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=sn-sn-1,则说明物体在做匀变速直线运动,且Δs=aT2.
2.求某点的瞬时速度
根据平均速度法求出各计数点的速度.vn=,T为两计数点间的时间间隔.
3.求加速度
利用v-t图象或逐差法求加速度
二、实验器材
打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.
三、实验步骤
1.如图2所示,把一端装有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没有滑轮的一端,连接好电路.
图2
2.把细绳一端拴在小车上,另一端跨过定滑轮,并挂上适当的钩码,调整装置,使小车能在长木板上平稳地加速滑行.
3.把纸带穿过打点计时器,并将其一端固定在小车的后面.
4.把小车停在靠近打点计时器处,先启动打点计时器,再放开小车(填“放开小车”或“启动打点计时器”),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,再重复实验两次.
四、数据处理
1.挑选纸带并测量
在三条纸带中选择一条点迹最清晰的.为了便于测量,舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点当作计时起点(0点),每5个点(相隔0.1s)取一个计数点进行测量,如图3所示.(相邻两点间还有4个点未画出)
图3
2.瞬时速度的计算和记录
(1)根据vn=,计算某点瞬时速度,其中T=0.1s.
(2)设计表格并记录相关数据
位置
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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时刻t/s
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0.1
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0.2
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0.3
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0.4
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0.5
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0.6
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0.7
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v/(m·s-1)
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3.作出小车运动的v-t图象
(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图象大致分布在坐标平面中央.
(2)描点:在坐标纸上描出各个坐标点的位置.
(3)连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点.如图4所示.