1、实验 1 研究匀变速直线运动 -2- 一、实验目的 1.练习使用打点计时器 ,学会通过纸带上的点研究物体的运动情况。 2.会利用纸带求匀变速直线运动的速度、加速度。 3.利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律 ,并能画出小车运动的 v-t图象 ,根据图象求加速度。 二、实验器材 电火花计时器 (或电磁打点计时器 )、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 -3- 三、实验原理 1.打点计时器原理 -4- 2.匀变速直线运动的分析 (1)利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 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, ,xn
2、,若 x=x2-x1=x3-x2=x4-x3= =xn-xn-1,则说明物体做匀变速直线运动。 (2)速度的求解方法 用 “ 平均速度法 ” 求速度 , 即 v n = x n + x n + 12T , 如图所示。 -5- (3)加速度的求解方法 逐差法 : 即根据 x 4 - x 1 =x 5 - x 2 =x 6 - x 3 = 3 a T 2 (T 为相邻两计数点之间的时间间隔 ), 求 出 a 1 =x 4 - x 13 T 2,a 2 =x 5 - x 23 T 2,a 3 =x 6 - x 33 T 2, 再算出 a 1 、 a 2 、 a 3 的平均值 a=( x 4 + x
3、5 + x 6 ) - ( x 1 + x 2 + x 3 )9 T 2, 即为物体的加速度。 图象法 :以打某计数点时为计时起点 ,利用 vn= 求出打各点时的瞬时速度 ,描点得 v-t图象 ,图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。 x n + x n + 12T -6- 四、实验步骤 1.把附有滑轮的长木板放在实验桌上 ,并使有滑轮一端伸出桌面 ,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 ,细绳绕过滑轮 ,下边挂上合适的钩码 ,将纸带穿过打点计时器 ,固定在小车的后面。实验装置如图所示 ,放手后 ,看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 -7-
4、3.把小车停在靠近打点计时器处 ,先接通电源 ,后放开小车 ,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。 -8- 五、数据处理 1.由实验数据得出 v-t图象 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带 ,舍掉开始一些比较密集的点 ,在后面便于测量的地方找一个开始点 ,以后依次每五个点取一个计数点 ,确定好计数开始点 ,并标明 0、 1、 2、 3、 4、 , 测量各计数点到 0点的距离 x,并填入表中。 计数点编号 0 1 2 3 4 5 t/ s x/ m v / ( m s- 1) -9- (2)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点 1、 2、 3、 4、 的瞬时速度 ,填入上面的表格中。 (3)根据表格中的 v、 t数据 ,在直角坐标系中描点。 (4)根据描点作一条直线 ,使尽量多的点落到这条直线上 ,落不到直线上的各点尽可能均匀分布在直线的两侧 ,如图所示。 -10- 2.小车运动的速度随时间变化的规律 (1)小车运动的 v-t图象是一条倾斜的直线 ,如图所示 ,当时间增加相同的值 t,速度也会增加相同的值 v时 ,可以得出结论 :小车的速度随时间均匀变化。 (2)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,所以小车的速度随时间均匀变化。
