高三物理研究勻變速直線運動教案
一、實驗目的
1.練習使用打點計時器,學習利用打上點的紙帶研究物體的運動.
2.掌握判斷物體是否做勻變速運動的方法.
3.測定勻變速直線運動的加速度.
二、實驗原理
1.打點計時器
打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器.它每隔0.02s打一次點(交流電頻率為50Hz)。電磁打點計時器的工作電壓是4~6V,電火花打點計時器的工作電壓是220V。
2.紙帶上打的點的意義
紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置.研究紙帶上點之間的間隔,就可以了解物體的運動情況.
3.分析紙帶可判斷物體運動的性質:
①若相等時間內的位移相等,則物體做勻速直線運動;
�、谌粝嗟葧r間內的位移不相等,則物體做變速直線運動;
�、廴暨B續(xù)相等時間內的位移差為恒量,則物體做勻變速直線運動,并可由△x=aT2求出加速度(為了減小誤差常用逐差法或v-t圖象法求加速度).
4.求加速度的方法:
�、儆弥鸩罘ㄇ蠹铀俣�
②用v-t圖象法
先根據(jù)勻變速直線運動某段時間中點的瞬時速度等于這段時間的平均速度
�、燮骄俣确ㄇ蠹铀俣�:
即利用已求出的瞬時速度值,按加速度的定義式求加速度值,為了充分利用所有實驗數(shù)據(jù),減小誤差,同樣采用逐差法進行數(shù)據(jù)處理.
三、實驗器材
電火花打點計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片.
四、實驗步驟
�、�、把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上并使滑輪伸出桌面。
⑵、把打點計時器固定在木板上無滑輪的一端,如右圖。
⑶、把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下邊吊著適當?shù)臄?shù)量鉤碼。
點撥:吊適當數(shù)量的鉤碼是為小車的加速度適當大些,減小長度測量的.相對誤差,并能在紙帶上長約50厘米的范圍內取出7-8個計數(shù)點為宜。
�、�、把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面。
�、伞⑾仁剐≤囈揽吭诖螯c計時器處,接通電源后再釋放小車讓其運動。
�、�、斷開電源取下紙帶。
�、�、換上新紙帶再做兩次。
點撥:再做兩次的目的是為了在點子已打出的紙帶中選出兩條無漏點、無雙點,點距正常清晰的紙帶,一條作逐差法用,一條作圖象法用。
⑻、在選出的一條紙帶上測量每個計數(shù)點與起始計數(shù)點的距離d1、d2、d3如右圖。
點撥:測長度時,不要用短尺一段一段地測量后相加,以免誤差積累,測量時要估計到最小分度的一半(0.5毫米),紙帶上開頭過于密集的點應甩掉不用,并且不直接測量打點間隔,而采取計數(shù)點進行測量,旨在減小測量中的相對誤差。
五、誤差分析
1.紙帶的測量誤差.
2.打點計時器計時誤差.
六、注意事項
�、拧⒂嫊r器打出的點不清晰,可能是電壓偏低或振針位置不合適。
�、啤⒋螯c計時器在紙帶上應打出輕重合適的小圓點,如果打出的是短橫線,應調整一下振針距復寫紙的高度,使之增大一些。
⑶、計時器打點時,應先接通電源,待打點穩(wěn)定后,再拉動紙帶。
⑷、拉動紙帶前,應使拉動端停靠在靠近打點計時器的位置。
�、伞⑿≤嚨募铀俣葢m當大些,可以減小長度的測量誤差,加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數(shù)點為宜。
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