第七讲练习使用打点计时器测加速度

联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）1第七讲实验用打点计时器测加速度姓名：_________【知识要点】一、实验目的使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理设物体做匀加速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3……则有（见第二章的习题）△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=……=aT2由上式还可得到s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2同理有s5-s2=s6-s3=……=3aT2可见，测出各段位移s1、s2……即可求出21413Tssa22523Tssa……再算出a1、a2……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。三、实验器材电火花计时器或电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车，纸带，刻度尺，导线，电源，钩码，细绳。四、实验步骤（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。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，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带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，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02×5=0.1s。在选好的开始点下面标明A，在第六点下面标明B，在第十一点下面标明C，在第十六点下面标明D，……，点A、B、C、D……叫做计数点，如图所示。两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3……s1s2s3ABCD联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）2（5）测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的长度，把测量结果填入下表1中。（6）根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a1、a2、a3的值。注意：T=0.1s。求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。五、注意事项1.在安装仪器时，要注意让滑轮伸出桌面外；细绳应与木板平行；实验前要检查打点计时器是否安装良好，两根导线是否与低压电源4～6V交流输出连接．如果用电火花计时器，并不需要使用低压电源．实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏．2.选取纸带时，除了要求点迹清晰之外，还应看看相邻计数点间的距离之差S是否相等?如果在误差范围内S相等的、则可认为小车是做匀加速直线运动，可以选用这样的纸带．3．在分析纸带时，要仔细地数点子，给计数点标上号码．不要逐段测量各段的位移，应该用长刻度尺一次测量分段读数，读数时应读到毫米以下一位．别忘了相邻记数点间的时间间隔T=0．1s．六．打点计时器纸带的处理（1）取点原则是：从打下的纸带中必须选取点迹清晰的纸带，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量位置取一个开始点A，然后每5个点（或者说每隔4个点）如图1-4-1所示，取一个计数点B、C、D、E、F…。这样每两个计数间的时间间隔为T＝0.1s，计算比较方便．（2）从纸带读取长度的方法：读取长度利用毫米刻度尺．测出各点到A点的距离，算出相邻计数点间的距离s1、s2、s3、s4、s5、s6…。由于毫米尺的最小刻度是mm，读数时必须估读到0.1mm位．（3）利用打下的纸带计算各计数点的速度和加速度的方法①利用打下的纸带求任一计数点对应的瞬时速度：vn=Tssnn21．②求打下的纸带的加速度利用“逐差法”求a，例212345633)()(Tssssssa利用v－t图象求a，求出B、C、D、E、F…各点的即时速度，画出v－t图线，图线的斜率就是所要求的加速度a【典型例题】例1在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）3()A.把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取记数点B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验例2关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是()A.打点记时器一般使用4V～6V的直流电源.B.安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面.C.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.D.最好在接通电源的同时，放开小车.例3下面是几个同学打出的几条纸带，关于纸带所对应的运动情况正确的是(计数点按打点的先后顺序编号).()A.甲、丁图表示物体作匀速运动.B.丙图表示物体作减速运动.C.乙图中若s6-s5＝s5-s4＝s4-s3＝s3-s2＝s2-s1,则物体作匀变速运动D.乙图中若Δs恒定，且s1＝Δs/2,则表示物体作初速为零的匀加变直线运动.例4在用打点计时器测匀加速直线运动加速度的实验中，在纸带上取得连续清晰的7个点，用刻度尺测得各点与第1点的距离如下：点的顺序1234567距离(cm)06.0312.5019.3526.5434.1542.15则该运动物体的加速度a=___________m／s2．(所用交流电源频率为50Hz)〖点评〗逐差法是实验中研究纸带所对应的加速度的一个重要方法，必须牢固掌握。例5在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，得到记录纸带如图9-2所示，图中的点为记联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）4数点，在每两相邻的记数点间还有4个点没有画出，则小车运动的加速度为(单位：m/s2)()A.0.2B.2.0C.20.0D.200.0例6如图9-3所示，纸带上A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度等于，在打D点时纸带的速度为.(图中表示各计数点与第一个点的距离)例7在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经各计数点的瞬时的速度如下：计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0(1)为了计算加速度，合理的方法是()A.根据任意两计数点的速度公式，用a＝Δv/Δt算加速度.B.根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a＝tgα求加速度.C.根据实验数据画出v-t图，由图上相距较远的两点，由a＝Δv/Δt求a.D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出其平均值作小车的加速度.【经典练习】1．图为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带。纸带上选取1、2、3、4、5各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻线与纸带上某一点0对齐。由0到1、2、3……点的距离分别用d1、d2、d3……表示，测量出d1、d2、d3……的值，填入表中。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，由测量数据计算出小车的加速度a和纸带上打下点3时小车的速度v3，并说明加速度的方向。距离d1d2d3d4d5测量值(cm)联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）5加速度大小a＝____m／s2，方向______，小车在点3时的速度大小v3＝______m／s。2．如图1-4-6所示，是实验时得到的一条纸带，每两个相邻点时间间隔为0.02秒，则由图中给定数据可求得小车运动的加速度为_______m/s2。3．在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是()A．选取记数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D．选用各处平整程度，光滑程度相同的长木板做实验4．为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度(轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动)，某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片(如图1-4-7)．如果拍摄时每隔2s曝光一次，轿车车身总长为4．5m，那么这辆轿车的加速度约为()．A．1m／s2B．2m／s2C．3m／s2D．4m／s2图1-4-7课后练习1．【04上海】用打点计时器研究物体的自由落体运动，得到如图一段纸带，测得AB=7.65cm，BC=9.17cm.已知交流电频率是50Hz，则打B点时物体的瞬时速度为m/s.如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因是.2．【06江苏】小球作直线运动时的频闪照片如图所示。已知频闪周期T=0.1s，小球相邻位置间距（由照片中的刻度尺量得）分别为OA=6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89cm，EF=2.00cm.小球在位置A时速度大小vA=m/s，小球运动的加速度a=m/s23．【01春招】已知打点计时器接的交流电源频率是f，用它记录一个匀变速运动小车的位移，打出的一条纸带和已选好的计数点0，1、2、3、4如图所示．某同学测量出1与2两点间2.42cm2.75cm图1-4-6联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）6的距离为12S，3与4两点间的距离为34S，由此可算出小车运动的加速度a_______________．4．在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，也可先求出纸带上各点的瞬时速度V1，V2……Vn，作出V－t图线，由V－t图线的斜率求出加速度，正确作法有()(A)由Vn＝（Sn+Sn+1）/2T求出各点的速度(B)描点后作V－t图线时，应使所描的点尽可能在一条直线上，或者对称地分布在直线的两近旁(C)对个别偏离直线较远的点应舍去，以使直线一定通过坐标原点(D)所有的点都必须在V－t图线上，图线可以略微弯曲5．如图所示为打点计时器记录的一辆做匀加速直线运动的小车的纸带的一部分，D是任选的第一点，D11和D21是第11点和第21点，若加速度是10cm/s2，则该计时器的打点频率是()(A)10Hz(B)20Hz(C)30Hz(D)40Hz6．由打点计时器打出的纸带，经标出计数点ABC……，并量出连续相等时间间隔的位移SⅠSⅡSⅢ……后，如图所示。其中O为起始点（打点计时器打下的第一个点），由纸带所示数据可计算出以下各量中哪几个量()(A)由A点到G点纸带运动的时间(B)由A点到G点纸带运动的平均速度V(C)纸带运动的加速度(D)纸带通过C点的速度7．物体做匀加速直线运动时，打下一条理想的纸带。已知第二个计时点到第三个计时点的距离S3＝4cm，第四个计时点到第五个计时点的距离S5＝8cm，打点计时器所接的交流电源频率为50Hz，则()(A)打点周期为0.02s(B)S3－S2＝4cm(C)加速度a＝5m/s2(D)打计时点4时物体的速度V4＝3m/s28．作匀加速直线运动的物体，在某一段时间△t内经过的位移是△s，则表示：()(A)物体在△t时间内速度的增加量；(B)物体经过△t时间内的位移中点的即时速度；(C)物体在△t时间内中间时刻的即时速度；(D)物体在△t时间内的平均速度。13．在研究匀变速直线运动规律的实验中,小车拖纸带运动,打点计时器在纸带上打出一系列的联系电话：83191114地址：景新花园天一名居裙楼三楼（华润万家超市楼上）7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.