第三章：匀变速直线运动的研究 第2节　匀变速直线运动的实验探究

一、打点计时器及应用 两种常见打点计时器 电磁打点计时器 电火花打点计时器

1、电磁打点计时器 （1）原理 （2）构造 （3）工作电压：4-6V 交流电 直流？ 交流？

2、电火花打点计时器 （1）构造：如下图 （2）原理：脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电 （3）工作电压：220V 尖端放电

打点计时器是一种计时仪器，并且能记录物体的相对位置。 使用的共同特点： 必须使用交流电 我国民用交流电频率为50Hz，所以所打的两个点间的时间间隔为0.02s 0.02s

3、练习使用打点计时器

4、利用纸带求速度和加速度 △x ＝？ △t ＝？ 纸带的处理 ——测平均速度 （1）需测量的量： 所选取的两点间的位移△x 和时间△t 疏密与速度的关系 △t ＝？ △x ＝？ 纸带的处理 ——测平均速度 （1）需测量的量： （2）关系式： 所选取的两点间的位移△x 和时间△t 平均速度

4 1 2 3 . . . . . . . . . . . . . . . . .

求纸带在几段时间中的位移和平均速度 区间 0-1 1-2 2-3 3-4 0-2 2-4 △x/m △t/s v/(m·s-1) 0.01 0.014 0.018 0.022 0.024 0.040 0.08 0.08 0.08 0.08 0.16 0.16 0.125 0.175 0.225 0.275 0.150 0.250

（2）在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3……,如果s2-s1=s3-s2=s4-s3，则小车做匀变速直线运动 (1)在时间间隔很短时，平均速度可近似为瞬时速度,由a=△v/△t可计算出加速度的数值 相邻段 1～2段 2～3段 3～4段 1～4段 加速度a/m·s-2 0.625 由上述数据看出，小车做匀变速直线运动 （2）在各个连续相等的时间T里的位移分别是s1、s2、s3……,如果s2-s1=s3-s2=s4-s3，则小车做匀变速直线运动

逐差法求加速度 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△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 加速度a1=（s4-s1）/3T2 a2=(S5-S2)/3T2…… 再算出a1、a2……的平均值，就是我们测定匀变速直线运动的加速度的逐差法。

例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验 中，如下图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的 纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得 S1=1.40cm，S2=1.90cm，S3=2.40cm， S4=2.90cm，S5=3.40cm，S6=3.90cm。那么 S1 S3 S4 S5 S6

（1）判断小车做什么运动？ （2）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1= cm/s,v2= cm/s,v3=______cm/s, v4= cm/s,v5= cm/s。 （3）在平面直角坐标系中作出v-t图像 (4)求加速度a= m/s2

答案：（1) 小车做匀变速直线运动 (2) 16.50 21.50 26.50 31.50 36.50 (3)在平面直角坐标系中作出v-t图象 (4)a= 0.5 m/s2

同步练习 . 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点 计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为 50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的 两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、 . 1 2 3 4 5 6 1.40 3.55 6.45 10.15 14.55 19.70

. 1 2 3 4 5 6 1.40 3.55 6.45 10.15 14.55 19.70 3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点分别到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4＝________m／s，小车 的加速度大小a＝________m／s2。 0.405 0.756

二、频闪照相法及其应用

频闪照相 与打点计时器记录的信息相比较，频闪照相是如何记录时间信息和位移信息的呢？

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频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率，而相同时间出现的影像相当于打点计时器打出的点，因此频闪照片记录了物体运动的时间和位移。利用频闪照片求物体的速度和加速度，与同纸带的处理方法相同。 现在你明白了吗？

例2．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，小球相邻位置间距分别为OA＝6. 51cm，AB＝5 例2．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时的速度大小vA＝________m/s. 小球运动的加速度大小a＝________m/s2. 0.605 0.900

同步练习 做匀速直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带．如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中．(1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系．(2)设Δt＝0.1s，请画出该小车的v－t图象 (3)根据图象求其加速度．

y/cm 答案：(1)相邻相等的时间内的位移差相等 (2)见图　(3)0.8 m/s2

同步练习 在做“匀变速直线运动的实验探究”的实验时，所用电源频率为50 Hz，取下一段纸带研究，如图所示，设0点为计数点的起点，每5个点取一个计数点，则第一个计数点与起始点间的距离x1＝______ cm，计算此纸带的加速度大小a＝______ m/s2. 3 3

三、科学探究 研究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动 打点计时器、低压交流电源、铁架台、纸带、复写纸、重物、刻度尺 实验器材： 实验装置图： ～ 学生电源

实验步骤： 1、把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路。 2、将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器。 3、用手握住纸带，让重物静止并靠近打点计时器，先接通电源，然后放开纸带，让重物自由下落。 4、更换纸带，重复2、3步。 5、选择一条点迹清晰的纸带，标记上0、1、2、3、4、5，并用刻度尺测量出各段的距离，计入表格并求出加速度a。

1、打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，电磁打点计时器工作电压为4-6V,电火花计时器工作电压为220V，它们的打点周期都是0 1、打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，电磁打点计时器工作电压为4-6V,电火花计时器工作电压为220V，它们的打点周期都是0.02S,同时还能记录物体运动的位移信息。 2、在时间间隔很短的情况下，平均速度可近似为瞬时速度，进而可求出物体的加速度，判断物体是否做匀加速直线运动。 3、频闪照片可记录物体的时间和位移信息，因此可仿照纸带的处理方法求出物体的加速度。