實(shí)驗(yàn):研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并會(huì)求瞬時(shí)速度.2.會(huì)利用v-t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并據(jù)此分析物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì).3.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用v-t圖象或逐差法求加速度.
一、實(shí)驗(yàn)原理
如圖1所示,為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶,利用紙帶記錄的數(shù)據(jù),可以判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),求出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度,并求出物體的加速度.
圖1
1.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為s1、s2、s3、s4、…、sn,若Δs=s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=sn-sn-1,則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且Δs=aT2.
2.求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度
根據(jù)平均速度法求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度.vn=,T為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔.
3.求加速度
利用v-t圖象或逐差法求加速度
二、實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙.
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1.如圖2所示,把一端裝有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪的一端,連接好電路.
圖2
2.把細(xì)繩一端拴在小車上,另一端跨過(guò)定滑輪,并掛上適當(dāng)?shù)你^碼,調(diào)整裝置,使小車能在長(zhǎng)木板上平穩(wěn)地加速滑行.
3.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并將其一端固定在小車的后面.
4.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,再放開(kāi)小車(填“放開(kāi)小車”或“啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”),讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng).于是,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn).換上新紙帶,再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次.
四、數(shù)據(jù)處理
1.挑選紙帶并測(cè)量
在三條紙帶中選擇一條點(diǎn)跡最清晰的.為了便于測(cè)量,舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)跡,找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)(0點(diǎn)),每5個(gè)點(diǎn)(相隔0.1s)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,如圖3所示.(相鄰兩點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)
圖3
2.瞬時(shí)速度的計(jì)算和記錄
(1)根據(jù)vn=,計(jì)算某點(diǎn)瞬時(shí)速度,其中T=0.1s.
(2)設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)
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位置
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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時(shí)刻t/s
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0.1
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0.2
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0.3
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0.4
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0.5
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0.6
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0.7
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v/(m·s-1)
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3.作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象
(1)定標(biāo)度:坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理,應(yīng)使圖象大致分布在坐標(biāo)平面中央.
(2)描點(diǎn):在坐標(biāo)紙上描出各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置.
(3)連線:用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn).如圖4所示.