1、物理兴趣小组使用气垫导轨和数字计时器来测量物体的瞬时速度和加速度。 实验装置如图所示。 滑块在牵引力的作用下作匀加速直线运动,然后通过两个光电门。 配套的数字毫秒定时器记录通过第一道光电门的时间为△t1=0.3s,通过第二道快门的时间为△t2=0.1s。 据了解,遮光条的宽度为3.0cm。 从第一次遮光开始,从第一遮光膜到第二遮光膜所经过的时间为t=1s。 寻找:
(1)滑块通过第一光电门的速度为/s; 滑块通过第二光电门的速度为/s。
(2)滑块匀速直线运动的加速度为/s2。
答案: (1) 0.1 0.3 (2) 0.2
【分析】(1)滑块通过光电门的时间极短,该点的瞬时速度可以用短距离内的平均速度来表示。用平均速度
;滑块通过第一道光电门的瞬时速度
(2) 根据加速度的定义,可以得到滑块的加速度
2、在“探索小车速度随时间变化的规律”实验中,如图所示是记录小车运动的纸带。 图中A、B、C、D、E为相邻的计数小数点。 每个相邻两个计数之间有4个点未画出,交流电的频率为50Hz。
(1)当计时器到达B、C、D点时,小车的速度为/s; /s; ____多发性硬化症;
(2)在如图所示的坐标系中绘制vt图像。
(3) 将图形延伸至与纵轴相交。 交叉路口的速度为。 这个速度的物理意义是。
答案:(1) 1.38 2.64 3.90
(2)
(3) 0.2m/s表示0时刻汽车经过A点的速度
【分析】(1)某段时间的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,所以B点的瞬时速度
打点计时器的工作原理,所以C点的瞬时速度
,D点的瞬时速度
。
(2)根据以上数据,制作汽车的vt图像,如图所示。
(3) 延长图形线与纵轴相交。 交点的速度约为v=0.2m/s。 这个速度的物理意义是汽车在时间0到达A点时的速度。
知识点
1 实验目的
1. 练习正确使用打点计时器,并学习使用打点纸带来研究物体的运动。
2.掌握判断物体是否做匀速直线运动(Δx=aT2)的方法。
3. 确定匀速直线运动的加速度。
2 实验原理
1.打点定时器
(1)功能:计时仪器打点计时器的工作原理,每0.02秒滴答一声。
(2)工作条件: ①电磁打点定时器:4V~6V交流电源; ② 火花计时器:220V交流电源
(3)纸带上各点的意义:①表示不同时刻与纸带相连的物体的位置; ②通过研究纸带上点之间的距离,可以判断物体的运动; ③物体在纸带上的移动可以用打孔的点来确定计数点之间的时间间隔。
2.如何利用纸带判断物体的运动状态
(1) 物体在连续相等时间内不同时刻沿直线运动的速度为 v1, v2, v3, v4, …,若 v2-v1=v3-v2= v4-v3=…,则表示物体在相同时间内速度的增量相等,即物体做匀速直线运动,即
(2) 物体在连续相等的时间内沿直线运动的位移分别为x1、x2、x3、x4……。 若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=„,则表示物体做变速匀速直线运动,且
3.如何求解速度和加速度
(1)“逐差法”求加速度:对于图1所示的纸带,相邻两点的时间间隔为T,满足x6-x5=x5-x4=x4-x3=x3- x2=x2-x1,即
然后取平均值,即
,以便可以利用所有给定的数据来提高准确性。
(2)“平均速度法”求速度:取如图2所示的纸带,相邻两点的时间间隔为T,n点的瞬时速度为vn。 那是
(3)“图解法”求加速度,即用“平均速度法”求多个点的速度并绘制vt图。 直线的斜率就是加速度。
3、实验设备
电火花定时器(或电磁打点定时器)、一端有定滑轮的长木板、小车一台、纸带、绳子、钩码、秤、电线、电源、复写纸。
实验步骤
1.仪器安装
(1) 将带有滑轮的长木板放在实验台上,并使滑轮伸出桌面。 将打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,并连接电路。
(2)将一根绳子系在小车上,穿过定滑轮,在下面挂上合适的钩码,将纸带穿过打点定时器,将其一端固定在小车背面。 实验装置如图3所示,松手后,看小车能否加速并在木板上平稳滑动。
2、电火花定时器(或电磁打点定时器)、一端有定滑轮的长木板、小车一台、纸带、绳子、钩码、秤、电线、电源、复写纸。