第4节实验：研究匀变速直线运动的特点
一、实验目的
1．练习正确使用打点计时器，学会利用打点纸带研究物体的运动。
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法Δx＝aT2。
3．掌握使用速度—时间图像求加速度的方法。
4．掌握使用逐差法计算匀变速直线运动加速度的方法。
二、实验原理
1．实验原理图
2．打点计时器
(1)电磁打点计时器：6 V以下交流电源。
(2)电火花计时器：220 V交流电源。
(3)当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。若交流电的频率变化，对应打点时间间隔也会发生变化。
3．处理纸带数据时区分计时点和计数点
计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s。
4．匀变速直线运动的判断
(1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动。
(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的vt图像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。
5．由纸带计算某点的瞬时速度
根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度vn＝来计算。
6．利用纸带求物体加速度的两种方法
(1)逐差法
根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度。
在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。
(2)图像法
利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出vt图像，用vt图像的斜率求物体运动的加速度。
三、实验器材
电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。
[部分器材用途]
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钩码
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通过细绳跨过定滑轮拖拽小车加速运动
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纸带
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记录小车在每次打点间隔时间内的运动情况
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刻度尺
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用于测量计数点间的距离
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四、实验步骤
1．按实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。
2．把一细绳系在小车上，细绳跨过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。
3．把小车停靠在打点计时器处，先接通电源、后放开小车。
4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。
5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
五、数据处理
1．由实验数据得出vt图像。
(1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。
(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图线，它是一条倾斜的直线，如图所示。
