第二章

勻變速直線運動第4節(jié)科學測量：做直線運動物體的瞬時速度思考：生活中運動物體的速度往往都是不斷變化，如何研究物體速度隨時間變化的規(guī)律？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，阻力較大一：運動時間和位移的記錄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，實驗誤差較小研究物體運動情況，當缺少相應的實驗條件，還可利用“模擬打點計時器”等簡易方法獲取位移與時間信息。按一定間隔的時間（如每秒１次或每秒2次）點擊紙帶模擬打點計時器拿著底部穿孔、滴水比較均勻的飲料瓶競走，然后通過留在地上的水印分析他的速度變化情況特點：每隔相等時間閃光一次的特點，可得運動物體間隔相等時間的頻閃照片，這些照片能反映出該物體每隔相等時間所到達的位置信息。頻閃燈的閃光頻率相當于打點計時器交變電源的頻率，而間隔相等時間出現(xiàn)的影像則相當于打點計時器打出的點。頻閃相機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、毫米刻度尺二：測量小車的瞬時速度1.紙帶上打出的原始點為計時點。2.為便于測量和計算，選取間距較大且時間間隔相等的計時點來研究，這樣的點叫做計數(shù)點。如何選擇計數(shù)點舍去開頭密集的點，選取便于測量的某點作為計時的起點，記為點0，依次向后每5個點選取一個計數(shù)點，分別記為1，2，3…….相鄰兩個計數(shù)點間隔的時間T=0.10s。01233.實驗原理與設計如何根據(jù)求紙帶上某點的瞬時速度？在間隔時間很短的情況下，平均速度可近似視為瞬時速度。由此，根據(jù)紙帶上打出的點，可計算打點計時器打下某點時小車的瞬時速度。

4.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(wěn)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(diào)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(shù)點1，2，3...（5）根據(jù)打點計時器的周期，計算各計數(shù)點到點0對應的時間t，測量各計數(shù)點與下一相鄰計數(shù)點的間距s，將t和s的相應數(shù)據(jù)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(jié)束后立即關閉電源No5注意事項5.數(shù)據(jù)分析（1）計算計數(shù)點1，2，3，…對應的瞬時速度，將計算結(jié)果填入表格（2）根據(jù)計算試據(jù)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。①在坐標紙上建立坐標系，描出數(shù)據(jù)點；②用一條平滑曲線（包括直線）

“擬合”這些點，讓這條線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在曲線兩側(cè)，偏差比較大的點忽略不計。6.實驗結(jié)論:v－t圖像的數(shù)據(jù)點基本分布在一條直線上，小車做勻加速直線運動。0

0.1

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0.3

0.4

0.50.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m·s-1)作出v－t圖像思考1.為什么畫出計數(shù)點時要避開點跡密集部分？避開點跡密集部分是為了減小誤差，因為開始打點時打點不穩(wěn)定，速度小，點之間的間距小，導致測量位移的誤差大。選取的計數(shù)點時間間隔越小，平均速度就越接近瞬時速度，但實驗誤差不一定就越小。時間間隔越小，點之間間距越小，測量位移的誤差會越大，且測量的點太少，偶然誤差太大。思考2.選取的計數(shù)點時間間隔越小，平均速度越接近瞬時速度，實驗誤差是否就一定越?。客卣梗豪谩爸鸩罘ā狈?，計算加速度逐差法是提高實驗數(shù)據(jù)利用率、減小偶然誤差的一種方法在勻變速直線運動中，相鄰相同時間間隔T內(nèi)的位移差都相等，有如果用相鄰的相段位移差計算加速度，再求平均值則有可見，最后只用到S1和S6兩個數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)的利用率不高。如何才能提高實驗數(shù)據(jù)的利用率、減小偶然誤差？逐差法

為了提高實驗數(shù)據(jù)的利用率、減小偶然誤差，可把上述連續(xù)的6個數(shù)據(jù)前后對半分成A、B兩組，每組3個數(shù)據(jù)，將B組第一個數(shù)據(jù)減去A組第一個數(shù)據(jù)得ΔS1=S4-S1=3a1T2，B組第二個數(shù)據(jù)減去A組第二個數(shù)據(jù)得ΔS2=S5-S2=3a2T2，同理有ΔS3=S6-S3=3a3T2。B組A組由此，可分別求得a1、a2和a3，再取其平均值所取實驗數(shù)據(jù)均參與運算，這樣便提高了實驗數(shù)據(jù)的利用率，減小了偶然誤差。運動時間和位移的記錄電磁打點計時器電火花打點計時器兩種打點計時器頻閃照相測量小車的瞬時速度1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是（）A.小車在槽碼的牽引下運動時只需打出一條紙帶，然后進行數(shù)據(jù)處理B.為使測量更為嚴謹，應把打下的第一個點作為計時起點C.為了便于測量，應舍掉開頭一些過于密集的點，找一個適當?shù)狞c作為計時起點D.兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔必須是0.1sC2.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中：(1)下列儀器需要用到的有________.AB(2)某同學進行了以下實驗操作步驟，其中有錯誤的步驟是_____.A.將電火花計時器固定在長木板的一端，并接在220V交變電源上B.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的槽碼D.將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開小車，然后接通電源D(3)在實驗中得到一條如圖所示的紙帶，已知電源頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，測量出x5＝4.44cm、x6＝4.78cm，則打下F點時小車的瞬時速度v＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)0.46