測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度

1、一、測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度本實(shí)驗(yàn)是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，它是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)，通過(guò)熟練掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，為測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度、驗(yàn)證牛頓第二定律、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律作必要的知識(shí)和方法上的準(zhǔn)備。【重要知識(shí)提示】1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。(2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法。2實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、低壓交流電源、小車(chē)、細(xì)繩、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、刻度尺、鉤

2、碼、兩根導(dǎo)線。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(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)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。再把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車(chē)的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如圖3～l所示。(2)把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開(kāi)小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，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，重復(fù)三次。(3)從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙

3、帶，舍掉開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)子，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，并把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為一個(gè)計(jì)時(shí)單位，即T=002s5=0.1s。在選好的開(kāi)始點(diǎn)下面記為0，第6點(diǎn)作為記數(shù)點(diǎn)1，依此標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6、…。兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離用刻度尺測(cè)出，分別記作sl、s2、…、s5、s6、…、s以。(4)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出a1、a2、a3的值，求出倪的平均值，它就是小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。4注意事項(xiàng)(1)要在鉤碼(或砂桶)落地處放置軟墊

4、或砂箱，防止撞壞鉤碼。(2)要在小車(chē)到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋塊，防止車(chē)掉在地上或撞壞滑輪。(3)小車(chē)的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。(4)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。(5)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)打下的第1個(gè)點(diǎn)不宜作為計(jì)量的起點(diǎn)。5實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=_______。取平均值時(shí)，考慮到充分利用所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同樣采用逐差法進(jìn)

5、行數(shù)據(jù)處理，例如。Tvvvvvva9)()()(362514??????【例2】試述利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的誤差來(lái)源及誤差分析。解析此實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源于s和T。當(dāng)調(diào)整好了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，由于市電的頻率很穩(wěn)定，其誤差小于O.2Hz，所以可將打點(diǎn)時(shí)間誤差忽略不計(jì)。若測(cè)各個(gè)s時(shí)用最小分度為lmm的刻度尺，其誤差一般不超過(guò)0.5mm。若點(diǎn)子打得清晰而小，則誤差可小于0.2mm。因此我們應(yīng)選擇點(diǎn)子打得小而清晰的紙帶，且要用最小分

6、度為lmm的刻度尺測(cè)量，并估讀到0.1mm，同時(shí)要求眼睛要正對(duì)點(diǎn)和刻度尺，以盡量減小誤差。另可按逐差法處理數(shù)據(jù)求加速度的平均值，其好處是各個(gè)數(shù)據(jù)都得到了利用，從而達(dá)到正負(fù)偶然誤差充分互相抵消的作用。如)333(313236225214321TssTssTssaaaa?????????23216549)()(Tssssss??????可使計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)值。按△s=s2s1=s3s2=…=aT2可以判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)。但若用公式a

7、==計(jì)算a值，一般來(lái)說(shuō)誤差較大，它只是粗測(cè)勻變速直線運(yùn)2Tsa??212Tss?動(dòng)加速度的一種方法?！纠?】在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中，下列方法中有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是()A選取記數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B使小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C舍去紙帶上開(kāi)始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)解析選取記數(shù)點(diǎn)可以使相鄰點(diǎn)間的間隔增大，在用直尺測(cè)量這些點(diǎn)間的間隔

8、時(shí)，在一次測(cè)量絕對(duì)誤差基本相同的情況下，相對(duì)誤差較小，因此選項(xiàng)A正確。在實(shí)驗(yàn)中如果小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度過(guò)小，打出的點(diǎn)子就很密，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，測(cè)量的準(zhǔn)確度會(huì)降低，因此小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大一些較好。如果小車(chē)的加速度控制較好，以能在50can長(zhǎng)的紙帶上清楚地取出7～8個(gè)記數(shù)點(diǎn)為宜。所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的。若適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，意味著適當(dāng)增大小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度。所以選項(xiàng)D正確。為了減小長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，舍去紙帶上過(guò)于密集、甚至分辨不清

9、的點(diǎn)子是必要的。因此選項(xiàng)C正確，此題答案為ACD?！纠?】在“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中，得到一條如圖33所示的紙帶，按時(shí)間順序取0，1，2，…，5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，l～5每相鄰兩點(diǎn)問(wèn)各有四個(gè)打印點(diǎn)未畫(huà)出，用刻度尺測(cè)出l，2，…，5各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為10.92cm，18.22cm，123.96cm，28.30cm，31.10cm通過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的交流頻率為50Hz，則物體的加速度為_(kāi)____m／s2，在打出計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)物體速度的