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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:
�、偃粝嗟葧r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�
�、谟胿-t圖象法
先根據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據,減小誤差,同樣采用逐差法進行數據處理.
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
⑴、把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上并使滑輪伸出桌面。
�、�、把打點計時器固定在木板上無滑輪的一端,如右圖。
�、�、把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下邊吊著適當的數量鉤碼。
點撥:吊適當數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個計數點為宜。
�、取汛┻^打點計時器的紙帶固定在小車后面。
⑸、先使小車依靠在打點計時器處,接通電源后再釋放小車讓其運動。
�、�、斷開電源取下紙帶。
�、恕Q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點與起始計數點的距離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。
�、�、打點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。
�、恰⒂嫊r器打點時,應先接通電源,待打點穩定后,再拉動紙帶。
�、�、拉動紙帶前,應使拉動端停靠在靠近打點計時器的位置。
⑸、小車的加速度應適當大些,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個計數點為宜。
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