測定勻變速直線運動的加速度

1、一、測定勻變速直線運動的加速度本實驗是力學(xué)實驗的重點實驗，它是力學(xué)實驗的重要基礎(chǔ)，通過熟練掌握打點計時器的使用，為測量勻變速直線運動的加速度、驗證牛頓第二定律、驗證機械能守恒定律作必要的知識和方法上的準(zhǔn)備。【重要知識提示】1實驗?zāi)康?1)用打點計時器研究勻變速直線運動，測定勻變速直線運動的加速度。(2)掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。2實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、低壓交流電源、小車、細繩、一端附有滑輪的長木板、刻度尺、鉤

2、碼、兩根導(dǎo)線。3實驗步驟(1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的砝碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面。實驗裝置如圖3～l所示。(2)把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。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，舍掉開頭比較密集的點子，在后面便于測量的地方找一個開始點，并把每打5個點的時間作為一個計時單位，即T=002s5=0.1s。在選好的開始點下面記為0，第6點作為記數(shù)點1，依此標(biāo)出計數(shù)點2、3、4、5、6、…。兩相鄰計數(shù)點間的距離用刻度尺測出，分別記作sl、s2、…、s5、s6、…、s以。(4)根據(jù)測量結(jié)果，計算出a1、a2、a3的值，求出倪的平均值，它就是小車做勻變速直線運動的加速度。4注意事項(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)要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋塊，防止車掉在地上或撞壞滑輪。(3)小車的加速度宜適當(dāng)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(shù)點為宜。(4)紙帶運動時不要讓紙帶與打點計時器的限位孔摩擦。(5)運動開始時打下的第1個點不宜作為計量的起點。5實驗記錄數(shù)據(jù)小車做勻變速直線運動的加速度a=_______。取平均值時，考慮到充分利用所有實驗數(shù)據(jù)，同樣采用逐差法進

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

6、度為lmm的刻度尺測量，并估讀到0.1mm，同時要求眼睛要正對點和刻度尺，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，其好處是各個數(shù)據(jù)都得到了利用，從而達到正負偶然誤差充分互相抵消的作用。如)333(313236225214321TssTssTssaaaa?????????23216549)()(Tssssss??????可使計算結(jié)果更接近真實值。按△s=s2s1=s3s2=…=aT2可以判斷物體是否做勻變速運動。但若用公式a

7、==計算a值，一般來說誤差較大，它只是粗測勻變速直線運2Tsa??212Tss?動加速度的一種方法?！纠?】在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是()A選取記數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B使小車運動的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)解析選取記數(shù)點可以使相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔

8、時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此選項A正確。在實驗中如果小車運動的加速度過小，打出的點子就很密，長度測量的相對誤差較大，測量的準(zhǔn)確度會降低，因此小車運動的加速度大一些較好。如果小車的加速度控制較好，以能在50can長的紙帶上清楚地取出7～8個記數(shù)點為宜。所以選項B是錯誤的。若適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)，意味著適當(dāng)增大小車運動的加速度。所以選項D正確。為了減小長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集、甚至分辨不清

9、的點子是必要的。因此選項C正確，此題答案為ACD?！纠?】在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，得到一條如圖33所示的紙帶，按時間順序取0，1，2，…，5共6個計數(shù)點，l～5每相鄰兩點問各有四個打印點未畫出，用刻度尺測出l，2，…，5各點到0點的距離分別為10.92cm，18.22cm，123.96cm，28.30cm，31.10cm通過電磁打點計時器的交流頻率為50Hz，則物體的加速度為_____m／s2，在打出計數(shù)點3時物體速度的