第二章

勻變速直線運動第4節

科學測量：做直線運動物體的瞬時速度實驗室中小車的運動是物理學中最簡單的物體運動。我們如何測量小車各時刻的瞬時速度呢?可直接用直尺和秒表測量位移和時間，但誤差較大，用什么方法可減小測量誤差呢？1.知道打點計時器測量運動物體的位移和時間的原理，了解頻閃照相及其應用。2.會完成“測量做直線運動物體的瞬時速度”的物理實驗。3.會使用打點計時器收集數據。4.會分析紙帶記錄的信息，得出小車的瞬時速度，判斷小車是否做勻變速直線運動，得出其加速度。01運動時間和位移的記錄1.兩種打點計時器電磁打點計時器打點方式振針振動，利用復寫紙在紙帶上留下點跡工作電壓

4-6v交流電打點頻率與交流電的頻率相同，若為50Hz，則每隔0.02s打一個點阻力來源來自振針和紙帶之間的摩擦，以及限位孔和紙帶間的摩擦，阻力較大電火花打點計時器工作電壓220v交流電打點方式利用火花放電，在紙帶上“打”出點跡打點頻率與交流電的頻率相同，若為50Hz，則每隔0.02s打一個點阻力來源來自紙帶本身的運動，阻力較小，實驗誤差較小2.頻閃照相除打點計時器外，人們還用頻閃照相技術記錄物體運動的時間和位移。在頻閃照相中，頻閃燈每隔相等的時間閃光一次，可得運動物體間隔相等的頻閃照片。工作原理：（1）頻閃照相法：（2）頻閃燈（3）頻閃照片：（4）記錄信息：利用照相技術，每隔一定時間曝光一次，從而形成間隔相同時間的頻閃照片的方法。每隔相等時間閃光一次，如每隔0.1s閃光一次，即每秒閃光10次利用頻閃燈照明，沼線及可以拍攝出運動物體每隔相等時間所到達的位置，通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。物體運動的時間和位移。02測量小車的瞬時速度1.實驗目的2.實驗器材（1）測量小車的瞬時速度。（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻變速直線運動。（3）學習使用打點計時器。測小車瞬時速度的實驗裝置電磁打點計時器（或電火花打點計時器）、低壓交流電源（或220V交流電源）、紙帶、長木板（或軌道）、U形夾、小車、毫米刻度尺3.實驗步驟（1）把打點計時器固定在長木板一端，并將該端墊高，使長木板形成斜面。（2）將長60cm左右的紙帶一端穿過打點計時器，另一端固定于小車，盡量讓小車靠近打點計時器。（3）先打開打點計時器開關，稍后（打點穩定后）釋放小車，待小車滑倒斜面底端時止住小車，關閉開關。取下紙帶，檢查點跡。若有問題，可換上新紙帶，調試后重復上述步驟。（4）選擇點跡清晰的紙帶，避開點跡密集部分，從距打點的開始端幾厘米處選擇一個點記為點0。在該點后面，依次標出間隔時間相等的計數點1，2，3...（5）根據打點計時器的周期，計算各計數點到點0對應的時間t，測量各計數點與下一相鄰計數點的間距s，將t和s的相應數據填入表中。固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央位置No1滑輪不能過高,細繩應與木板平行No2先接通電源，后讓紙帶運動No4小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應讓小車停止運動,防止小車從板上掉下來No3打點結束后立即關閉電源No5注意事項舍掉紙帶開頭的一些過于密集的點，找一個適當的點作為計時起點，可以選擇相隔0.1s的若干計數點進行測量1、如何分析、選取紙帶紙帶上的點成為計時點或打印點2、何謂計時點人為選取的幾個點稱為計數點3、何謂計數點每五個計時點取一個計數點,依次標號為0，1，2，3，4，5（間隔不再是0.02s）4、如何選取計數點過于密集的舍去計時點計數點DE0.1s4.數據記錄在所選點的兩側各選取較近的兩點，此兩點的平均速度近似為該點的瞬時速度如何計算瞬時速度列表法和圖像法如何記錄數據

D5.數據分析（1）計算計數點1，2，3，…對應的瞬時速度，將計算結果填入表格計數點012345t/ss/mv/（m·s-1）（2）根據計算試據繪制速度隨時間變化的v—t圖像，判斷小車是否做勻變速直線運動。6.實驗結論寫出小車在各計數點的瞬時速度，并根據v-t圖像判斷，小車

直線運動。1.選擇表格數據選擇合適標度建立坐標系(讓圖象盡量分布在坐標系平面的大部分積)2.描點3.連線擬合。用直線擬合,讓盡可能多的點處在直線上,不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側。v/(m·s-1)

00.10.20.30.40.5

0.10.20.30.40.5t/sv-t圖像法分析數據v/(m·s-1)

00.10.20.30.40.5

0.10.20.30.40.5（1）圖像具有什么特點？一條傾斜的直線（2）小車的運動特點？速度隨時間均勻變化（3）如何根據圖像求小車的加速度？小車做勻加速直線運動

t/s7.誤差分析誤差產生原因減小方法偶然誤差系統誤差①紙帶上計數點間隔距離得測量②v-t圖線作出的并非一條直線①小車、紙帶運動過程中有摩擦②電源的不穩定性①多次測量求平均值②大多數點在線上，不在線上的點盡可能分布在線的兩側①使用電火花打點計時器②使用穩壓電源1.練習使用打點計時器時,小車拖動紙帶并在上面打下一系列的小點,根據點跡,判斷紙帶表示的運動是勻速直線運動還是變速直線運動時（）A.應通過測量紙帶表示的運動的全程來判斷B.必須通過計算任意兩點間的平均速度來判斷C.必須通過計算全程的平均速度來計算D.可以通過測量每相鄰兩點間的距離,看其是否相同來判斷D2.打點計時器所用的電源是頻率為50Hz的交流電,其相鄰點間的時間間隔是T,若紙帶上共打出N個點,這條紙帶上記錄的時間為t,則下列各式正確的是(

)A.T=0.1s,t=NTB.T=0.05s,t=(N-1)TC.T=0.02s,t=(N-1)TD.T=0.02s,t=NTC3.某同學在做“練習使用打點計時器”實驗時,打出的紙帶如圖所示,每相鄰兩計數點之間還有四個點沒有畫出來,圖中的數字為相鄰兩計數點間的距離(單位:cm),打點計時器的電源頻率為50Hz。(1)打點計時器是一種使用

(選填“交流”或“直流”)電源的

儀器。(2)相鄰兩個計數點間的時間間隔為

s。(3)打計數點4時紙帶的速度v4=

m/s(結果保留3位有效數字)。答案

(1)交流

計時

(2)0.1

(3)1.204.如圖是用小車拖動、用打點計時器打出的一條紙帶,A、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數點。相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s,則:(1)打點計時器打下B、C、D點時小車的瞬時速度分別為vB=