1、第一章第一章 运动的描述运动的描述1、实验、实验目的目的：通过纸带计算物体做匀变速直线运动的加速度通过纸带计算物体做匀变速直线运动的加速度2、实验原理：、实验原理：(1)、匀变速直线运动的速、匀变速直线运动的速度时间图象是一条直线，其度时间图象是一条直线，其“斜斜率率”表示加速度。表示加速度。vt0v0vtttvtvvtvat0 (2)、匀变速直线运动：、匀变速直线运动：2aTx 3、实验实验器材：器材：打点计时器、纸打点计时器、纸带、交流电源、小车、带、交流电源、小车、细绳、一端固定有滑细绳、一端固定有滑轮的长木板、刻度尺、轮的长木板、刻度尺、钩码。钩码。4、实验实验步骤：步骤：（1）把附有
2、滑轮的长）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的长木板上没有滑轮的一端，连接好电路一端，连接好电路.（2）把一条细绳拴把一条细绳拴在小车上，使细绳跨在小车上，使细绳跨过滑轮，下边拴上合过滑轮，下边拴上合适的钩码适的钩码.调整装置，调整装置，使小车能在长木板上使小车能在长木板上平稳地加速滑行平稳地加速滑行.4、实验实验步骤：步骤：（3）把纸带穿过把纸带穿过打点计时器，并把打点计时器，并把纸带的一端固定在纸带的一端固定在小车的后面小车的后面.4、实验实验步骤：步骤：4、实验实验步骤：步骤：（4
3、）把小车停在靠把小车停在靠近打点计时器处，接近打点计时器处，接通电源后，放开小车，通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带打点计时器就在纸带上打下一列小点上打下一列小点.换上换上新纸带，重复新纸带，重复 实验三实验三次次.5 5、数据处理、数据处理 选取纸带、确定计数点并进行测量(1)在几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，找一个适当的点作计时起点(0点)(3)从从0 0点开始点开始,每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如下图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)5、数据处理：、数据处理：例、在研究匀变
4、速直线运动的实验中，得到如下纸带：例、在研究匀变速直线运动的实验中，得到如下纸带：计数点序号计数点序号123456计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（通过计数点的速度（cms）Txxv2211Txxv2322Txxvnnn21由由 各计数点的速度填入下表：各计数点的速度填入下表：（1）图像法）图像法计数点序号计数点序号123456计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（通过计数点的速度（cms）2.44.05.67.18.810.4024681012t/s0.10.20.3 0.40
5、.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，让直线尽一条直线，让直线尽可能地通过较多的点，可能地通过较多的点，没在直线上的点均分没在直线上的点均分在两侧在两侧。（1）图像法）图像法 在图象上任取在图象上任取两点利用其坐标值两点利用其坐标值求出斜率即物体的求出斜率即物体的加速度。加速度。vt1212ttvvtva024681012t/s0.10.20.3 0.40.5 0.6 0.70.8v(cms-1)（1）图像法）图像法从纸带上得到从纸带上得到6个连续相等时间内的位移个连续相等时间内的位移设物体做匀变速直线运动，加速度是设物体做匀变速直线运动，加速度是
6、a，在各个连续相等的时，在各个连续相等的时间间T里的位移分别是里的位移分别是x1、x2、x3则有则有:x=x2-x1=x3-x2=x-x3=x5-x4=x6-x5=aT2可得可得:x-x1=(x-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=3aT2同理有同理有x5-x2=x-x3=3aT2（2 2）用）用逐差法逐差法算算加速度加速度x 4-x1=3a1 T2a1=（x 4-x1）/3 T2x 5 x2=3a2 T2a2=（x 5 x2）/3 T2x6 x3=3a3 T2a3=（x6 x3）/3 T22321654321)3()()(3)(Txxxxxxaaaa逐差法的实质是将纸带分为两个大段逐差法
7、的实质是将纸带分为两个大段.又称为整体二分法。又称为整体二分法。（2 2）用）用逐差法逐差法算算加速度加速度误差和有效数字误差和有效数字 1误差误差 (1)定义：在测量中，测出的数值定义：在测量中，测出的数值(测量值测量值)与真实值与真实值之间的差异叫做误差。之间的差异叫做误差。(2)分类：分类：系统误差系统误差和和偶然误差偶然误差。(3)系统误差：系统误差：产生：仪器本身不精确、实验方法粗略或实验原产生：仪器本身不精确、实验方法粗略或实验原理不完善产生的。理不完善产生的。系统误差的特点：系统误差的特点：多次重复测量时，测量值总是多次重复测量时，测量值总是大于大于(或小于或小于)真实值。真实值
8、。减小系统误差的方法：减小系统误差的方法：校准测量仪器校准测量仪器(或使用更精或使用更精密测量仪器密测量仪器)，改进实验方法，完善实验原理等。，改进实验方法，完善实验原理等。(4)偶然误差：偶然误差：产生：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测产生：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。物理量的影响而产生的。特点：特点：测量值与真实值相比有时偏大，有时偏小，并测量值与真实值相比有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同。且偏大和偏小的概率相同。减小方法：减小方法：多次重复测量求平均值。多次重复测量求平均值。(5)误差与错误的区别：误差与错误的区别：误差不是错误，一般
9、情况下误差不是错误，一般情况下误差不可以避免误差不可以避免，只能想办只能想办法减小法减小。而错误是由于操作不当引起的，在实验过程中可以。而错误是由于操作不当引起的，在实验过程中可以避免。避免。2有效数字有效数字 (1)可靠数字：通过直接读数获得的准确数字。可靠数字：通过直接读数获得的准确数字。(2)存疑数字：通过估读得到的那部分数字。存疑数字：通过估读得到的那部分数字。(3)有效数字：测量结果中能够反映被测量大小的带有效数字：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。有一位存疑数字的全部数字。例：在例：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”的实验中，用打点的
10、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计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，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，按时间顺序取都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个七个计数点，用刻度尺量出计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到点到0点的距离如图点的距离如图所示（单位：所示（单位：cm）。）。由纸带数据计算可得计数点由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小所代表时刻的瞬时速度大小v4_ms，小车的加速度大小，小车的加速度大小a_m
11、s2。解析解析:T=0.025=0.1 s(1)第四个记数点在第四个记数点在3到到5的中间时刻的中间时刻,根据中间时刻根据中间时刻的速度等于这段时间的平均速度的速度等于这段时间的平均速度534352ddvvTv4=0.405m/sx1=d1=1.40cmx2=d2d1=(3.551.40)cm=2.15cmx3=d3d2=(6.453.55)cm=2.90cmx4=d4d3=(10.156.45)cm=3.70cmx5=d5d4=(14.5510.15)cm=4.40cmx6=d6d5=(19.7014.55)cm=5.15cm解析解析:T=0.025=0.1 sx1=d1=1.40cmx2=d2d1=(3.551.40)cm=2.15cmx3=d3d2=(6.453.55)cm=2.90cmx4=d4d3=(10.156.45)cm=3.70cmx5=d5d4=(14.5510.15)cm=4.40cmx6=d6d5=(19.7014.55)cm=5.15cm解析解析:T=0.025=0.1 s22321654/76.0)3()()(smTxxxxxxa
