1.9 测定匀变速直线运动的加速度—教科版高中物理必修一课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
1.9
测定匀变速直线运动的加速度
第一章
运动的描述
1、实验目的：
通过纸带计算物体做匀变速直线运动的加速度．
2、实验原理：
(1)、匀变速直线运动的速度时间图象是一条直线，其“斜率”表示加速度。
v
t
0
v0
vt
t
△t
△v
(2)、匀变速直线运动：
3、实验器材：
打点计时器、纸带、交流电源、小车、细绳、一端固定有滑轮的长木板、刻度尺、钩码。
4、实验步骤：
（1）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路.
（2）
把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边拴上合适的钩码.调整装置，使小车能在长木板上平稳地加速滑行.
4、实验步骤：
（3）
把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面.
4、实验步骤：
4、实验步骤：
（4）
把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点.
换上新纸带，重复
实验三次.
5、数据处理
选取纸带、确定计数点并进行测量
(1)在几条纸带中选择一条最清晰的纸带．
(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)．
(3)从0点开始,每5个点(相隔0.1
s)取1个计数点进行测量(如下图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)．
5、数据处理：
例、在研究匀变速直线运动的实验中，得到如下纸带：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻（s）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的速度（cm／s）
由
……
各计数点的速度填入下表：
（1）图像法
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻（s）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的速度（cm／s）
2.4
4.0
5.6
7.1
8.8
10.4
0
2
4
6
8
10
12
t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
v(cm·s-1)
根据数据描点，画一条直线，让直线尽可能地通过较多的点，没在直线上的点均分在两侧。
（1）图像法
在图象上任取两点利用其坐标值求出斜率即物体的加速度。
Δv
Δt
0
2
4
6
8
10
12
t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
v(cm·s-1)
（1）图像法
从纸带上得到6个连续相等时间内的位移
设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是x1、x2、x3……则有:
△x=x2
-
x1=x3
-
x2=x４-x3=x5
-
x4=x6
-
x5
=aT2
可得:
x４-x1=(x４-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=3aT2
同理有　x5-x2=x６-x3=…=3aT2
（2）用逐差法算加速度
x
4
-
x1
=
3a1
T2
a1
=
（x
4
-
x1
）
/
3
T2
x
5
–
x2
=
3a2
T2
a2
=
（x
5
–
x2
）
/
3
T2
x6
–
x3
=
3a3
T2
a3
=
（x6
–
x3
）
/
3
T2
逐差法的实质是将纸带分为两个大段.又称为整体二分法。
（2）用逐差法算加速度
误差和有效数字
1．误差
(1)定义：在测量中，测出的数值(测量值)与真实值之间的差异叫做误差。
(2)分类：系统误差和偶然误差。
(3)系统误差：
①产生：仪器本身不精确、实验方法粗略或实验原理不完善产生的。
②系统误差的特点：多次重复测量时，测量值总是大于(或小于)真实值。
③减小系统误差的方法：校准测量仪器(或使用更精密测量仪器)，改进实验方法，完善实验原理等。
(4)偶然误差：
①产生：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
②特点：测量值与真实值相比有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同。
③减小方法：多次重复测量求平均值。
(5)误差与错误的区别：
误差不是错误，一般情况下误差不可以避免，只能想办法减小。而错误是由于操作不当引起的，在实验过程中可以避免。
2．有效数字
(1)可靠数字：通过直接读数获得的准确数字。
(2)存疑数字：通过估读得到的那部分数字。
(3)有效数字：测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字。
例：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、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到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。
解析:
T=0.02×5=0.1
s
(1)
第四个记数点在3到5的中间时刻,根据中间时刻的速度等于这段时间的平均速度
v4=0.405m/s
x1=d1=1.40cm
x2=d2－d1=(3.55－1.40)
cm=2.15cm
x3=d3－d2=(6.45－3.55)
cm=2.90cm
x4=d4－d3=(10.15－6.45)
cm=3.70cm
x5=d5－d4=(14.55－10.15)
cm=4.40cm
x6=d6－d5=(19.70－14.55)
cm=5.15cm
解析:
T=0.02×5=0.1
s
x1=d1=1.40cm
x2=d2－d1=(3.55－1.40)
cm=2.15cm
x3=d3－d2=(6.45－3.55)
cm=2.90cm
x4=d4－d3=(10.15－6.45)
cm=3.70cm
x5=d5－d4=(14.55－10.15)
cm=4.40cm
x6=d6－d5=(19.70－14.55)
cm=5.15cm
解析:
T=0.02×5=0.1
s