1、匀变速直线运动的实验研究【学习目标】1.了解打点计时器的结构和原理。2.会利用打点计时器测算物体的速度和加速度。3.会利用频闪照相法求物体的速度和加速度。实验室中小车的运动是物理学中最简单的物体运动。我们如何测量小车各时刻的速度、加速度呢?可直接用直尺和秒表测量位移和时间，但误差较大，用什么方法可减小测量误差呢？一、打点计时器及应用电磁打点计时器电火花打点计时器两种常见打点计时器直流？交流？交流电1.电磁打点计时器（1）原理:利用电流的磁效应原理打点计时（2）构造：如图所示（3）工作电压：46V尖端放电2.电火花打点计时器（1）构造：如图所示（2）原理：脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电（3）工作
2、电压：220 V0.02 s打点计时器是一种计时仪器，并且能记录物体的相对位置。使用的共同特点：必须使用交流电我国民用交流电频率为50 Hz，所以所打的两个点间的时间间隔为0.02 s3.练习使用打点计时器t？x？疏密与速度的关系（1）需测量的量：（2）关系式：所选取的两点间的位移x 和时间t 4.利用纸带求速度和加速度纸带的处理 测平均速度xtv 平均速度01234.求纸带在几段时间中的位移和平均速度求纸带在几段时间中的位移和平均速度区间区间0-11-22-33-40-22-4x/mt/sv/(ms-1)0.010.0140.0180.0220.0240.0400.080.080.080.0
3、80.160.160.1250.1750.2250.2750.1500.250在时间间隔很短时，平均速度可近似为瞬时速度,由a=v/t可计算出加速度的数值相邻段相邻段12段段23段段34段段14段段加速度加速度a/ms-20.6250.6250.6250.625由上述数据看出，小车做匀变速直线运动逐差法求加速度设物体做匀加速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3则有s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=aT 2 由上式还可得到s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT 2同理有s5-s2=s6-s3=3aT 2可见，测出各段位移s1
4、、s2即可求出加速度a1=（s4-s1）/3T 2 a2=(s5-s2)/3T 2再算出a1、a2的平均值，就是我们测定匀变速直线运动的加速度的逐差法。例1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示给出了从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都为计数点。测得x1=1.40 cm，x2=1.90 cm，x3=2.38 cm，x4=2.88 cm，x5=3.39 cm，x6=3.38 cm。那么（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=cm/s,v2=cm/s,v3=_cm/s,v4=cm/s,v5=cm/s。（2）在平面直角坐标
5、系中作出v-t图像（3）分析小车运动速度随时间的变化规律答案：(1)16.50 21.40 26.30 31.35 36.30(2)在平面直角坐标系中作出v-t图象(3)v随t均匀增加【针对训练】在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50 Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、.001234561.403.556.4510.1514.5519.703、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点分别到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的
6、瞬时速度大小v4_ms，小车的加速度大小a_ms2。0.4050.756二、频闪照相法及其应用频闪照相与打点计时器记录的信息相比较，频闪照相是如何记录时间信息和位移信息的呢？100000000频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率，而相同时间出现的影像相当于打点计时器打出的点，因此频闪照片记录了物体运动的时间和位移。利用频闪照片求物体的速度和加速度，与同纸带的处理方法相同。现在你明白了吗？例2小球做直线运动时的频闪照片如图所示，已知频闪周期T0.1 s，小球相邻位置间距分别为OA6.51 cm，AB5.59 cm，BC4.70 cm，CD3.80 cm，DE2.89 cm，EF2.00
7、cm.小球在位置A时的速度大小vA_m/s.小球运动的加速度大小a_m/s2.0.6050.900【针对训练】做匀速直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中y/cm答案：(1)相邻相等的时间内的位移差相等 (2)如图所示(3)0.8 m/s2(1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系(2)设t0.1 s，请画出该小车的vt图象(3)根据图象求其加速度【针对训练】在做“匀变速直线运动的实验探究”的实验时，所用电源频率为50 Hz，
8、取下一段纸带研究，如图所示，设0点为计数点的起点，每5个点取一个计数点，则第一个计数点与起始点间的距离x1_ cm，计算此纸带的加速度大小a_ m/s2.33三、科学探究研究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动打点计时器、低压交流电源、铁架台、纸带、复写纸、重物、刻度尺实验器材：实验装置图：学生电源实验步骤：1.把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路。2.将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。3.用手握住纸带，让重物静止并靠近打点计时器，先接通电源，然后放开纸带，让重物自由下落。4.更换纸带，重复2、3步。5.选择一条点迹清晰的纸带，标记上0、1、2、3、4、5，并用刻度尺测量出各段的距离，计入表格并求出加速度a。【课堂小结】1.打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，电磁打点计时器工作电压为46 V,电火花计时器工作电压为220 V，它们的打点周期都是0.02 s,同时还能记录物体运动的位移信息。2.在时间间隔很短的情况下，平均速度可近似为瞬时速度，进而可求出物体的加速度，判断物体是否做匀加速直线运动。3.频闪照片可记录物体的时间和位移信息，因此可仿照纸带的处理方法求出物体的加速度。THANKS
