高中物理匀变速直线运动的加速度实验
实验目的：
1、练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。
2、掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。
3、测定匀变速直线运动的加速度。
实验原理：
1、 打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，它每隔0.02s打一次点，因此纸带上的点子就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。
2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图1所示，A、B、C、D、E为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、s4为相邻计数点间的距离，若△s＝s2－s1＝s3 －s2＝…… ＝c(常数)，即若连续相等的时间间隔内的位移差是恒量，则与纸带相连的物体的运动是匀变速直线运动。
3、由纸带求物体加速度的方法：
⑴用逐差法求加速度：即根据s4－s1＝s５－s2＝s６－s3＝3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），求出 ， ， ，在计算出其平均值即为物体运动的加速度。
⑵用V-t图像求物体的加速度：先根据 求出打第n点时纸带的即时速度，然后做出V-t图像，图线的斜率就是物体运动的加速度。
实验器材：
打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线。
实验步骤：
1、把一端附有定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，细绳跨过定滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离。把纸带传过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。
3、把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下了一系列的点。取下纸带，换上新纸带，在重复实验三次。
4、从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始的比较密集的点子，确定好计数始点，，标明记数点，正确使用毫米刻度尺测量相邻记数点间的距离，并把结果填入表中。用逐差法求出加速度，最后求其平均值。还可用图像发求加速度：求出各点的即时速度，做出v-t图像，求出直线的斜率即为物体运动的加速度。
注意事项：
1、小车的加速度应适当的大一，以能在纸带上长约为50㎝的范围内清楚的取7～8个计数点为宜。
2、要防止钩码落地和小车与滑轮相撞，打完点后及时断开电源。
3、每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打的点清楚。
4、应区别打点计时器打的点与人为选取的计数点（每5个点选取一个计数点）。选取的计数点不少于6个。
5、不要分段测量位移，应尽可能一次测量完毕，即统一测量各计数点到起点的距离。读数时应估读出毫米的下一位。
课前练习题
1. 如图7所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.1s，其中S1=7.05cm，S2=7.68 cm，S3=8.33 cm，S4=8.95 cm，S5=9.61 cm，S6=10.26cm，则A点处的瞬时速度大小是 m/s，小车运动的加速度计算表达式为 ，加速度的大小是 m/s2（计算结果保留两位有效数字）
2. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中.
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距离 |
d1 |
d2 |
d3 |
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测量值／cm |
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2 =______ m/s.小车的加速度是a =______ m/s2.
3. 某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．其相邻点间的距离如图(1)所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s．
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表(要求保留3位有效数字)
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VB |
VC |
VD |
VE |
VF |
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数值 (m/s) |
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．
(3)根据第(2)问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度
4.某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这个点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_____ _m/s，小车运动的加速大小为______m/s2，AB的距离应为_ ______cm。（保留三位有效数字）
5. 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，使用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度，实验得到的一条纸带如下图所示，0、1、2、3……是选用的计数点，每相邻的计数点间还有3个打出的点没有在图上标出。图中还画出了某次实验将米尺靠在纸带上进行测量的情况，读出图中所给的测量点的读数分别是___、____、____和____。计算出物体的加速度的大小是_____m/s2 。
6. 在“研究匀变速直线运动的规律”实验中，小车拖纸带运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，从中确定五个记数点，每相邻两个记数点间的时间间隔是0.1s，用米尺测量出的数据如图12所示。则小车在C点的速度VC = m/s，小车运动的平均加速度
a =______________m/s2．
7. 图是某同学用打点计时器研究小车做匀变速直线运动时得到的一条纸带。图中0.1.2.3.4.5.6是按打点的先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。测得：x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4= 2.88cm，x5=3.39cm，x6=3.87cm。那么,在计时器打出点1两点时，小车的速度为v1= m/s ；计数点2.4对应的时间间隔内小车的平均速度为 m/s；由给出的数据可知，小车在做 运动（填“匀加速直线”或“匀减速直线”），小车的加速度的大小为：a＝ m/s2。
8. 图是某同学测量某物体做匀变速直线运动物体的加速度时，挑选出的纸带如图所示。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。计数点C对应物体的瞬时速度为 m/s，整个运动过程中物体的加速度为 m/s2。
9. 一个同学做实验时用打点计时器打出了一条纸带，如图所示。纸带反映了一个小车做匀变速直线运动的情况。打点计时器工作时使用的是 (填“交流”或“直流”)电源。利用这条纸带可以计算出的物理量有 (至少填两个)。
10. 在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器应接在低压交流电源上。图是某次实验的纸带，舍去前面比较密的点，从0点开始，每两个连续的计数点间有四个打出的点未标出，相邻两计数点之间的时间间隔T=0.1s，各计数点与0计数点之间的距离依次为S1=3.00 cm、S2=7.50cm、S3=13.50cm，则物体通过1计数点的速度表达式为___________，v1=___________m/s。
11.如图8—7所示为接在频率为50Hz的低压交流电源的打点计时器在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中每隔5个点间隔所取的计数点，但第3个计数点未标出，由图中给出数据计算物体加速度a，第3个计数点与第2个计数点的距离是___________厘米。（保留2位有效数字）
课前练习题答案
1. ① （0.86）；② （
）；③ （0.64）；每空3分.
2. d1=1.20 cm d2=5.40 cm d3=12.00 cm v2=0.21 m/s a=0.60m/s2
3. (1)(平均速度等于中时刻的即时速度。答数见下表)
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VB |
VC |
VD |
VE |
VF |
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数值 (m/s) |
0.400 |
0.479 |
0.560 |
0.640 |
0.721 |
(2)见答图；
(3)0.80(注：速度图象的斜率是加速度。答案在0.82～0.78之间均可。
4.0.986，2.58，5.99
5. 10.00cm, 12.60cm 22.60cm 30.00cm 2.5m/s2
6. 1.90 2.00
7. 0.165，0.263，匀加速直线运动，0.496
8. 0.676， 1.57
9. 交流， 任一点的瞬时速度、加速度、平均速度
10. S2/2T；0.375
11.