第2節(jié) 勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探究
[問題導(dǎo)思]
【計(jì)時(shí)器的工作原理】

常用的計(jì)時(shí)器有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩類，是用記錄時(shí)間時(shí)間的儀器。
（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用低壓交流電的計(jì)時(shí)器，（如上左圖）其工作電壓為4~6V。當(dāng)電頻率為50Hz，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶上面，通電后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起，位于振片一端的振針就跟著上下振動起，當(dāng)物體拖著紙帶運(yùn)動時(shí)，振針就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)記錄了運(yùn)動物體的位置，也記錄了發(fā)生這些位移所用的時(shí)間。這就為我們定量地研究物體的運(yùn)動情況提供了方便。
（2）電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打出小孔，從而顯示出電跡的計(jì)時(shí)器（如上右圖）使用時(shí)，墨粉紙盤軸上，并夾在兩條紙帶之間，接通220V交流電，按下脈沖輸出開關(guān)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正相的放電計(jì)、墨粉紙盤到負(fù)相的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動的紙帶1上就打出一列電跡，電頻率50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。
【紙帶求勻速直線運(yùn)動的加速度的方法】
（1）逐差法：如下左圖所示，根據(jù) ，同理， 這樣利用 可以求出 三個(gè)加速度值，再算出 的平均值 ，即為 我們所求勻變速直線運(yùn)動物體的加速度。“逐差法”求加速度的目的是盡可能多地使用測量的數(shù)據(jù) 以減小偶然誤差。

（2）v-t圖象法：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即 ，求出打出第n個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度如上右圖所示，再作出v-t圖象，圖線的斜率 ，即為勻變速直線運(yùn)動物體的加速度a.
【頻閃照相】
頻閃照相：可以側(cè)線戶物體在做勻變速直線運(yùn)動時(shí)每隔相等時(shí)間間隔的維護(hù)子，對數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、分析、處理等，就可以發(fā)現(xiàn)它們是否遵循勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，達(dá)到研究的目的，深刻體會勻變速直線運(yùn)動的基本特點(diǎn)和運(yùn)動過場的形成，處理方法同上
觀察、測量數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、分析、處理等，是物理學(xué)告訴發(fā)展的基礎(chǔ)，學(xué)重大發(fā)明發(fā)現(xiàn)，都于實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)測量及研究、分析、處理。
[例題解析]

例1　在研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，小車拖車紙帶運(yùn)動，每秒打點(diǎn)50次的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如下圖所示，選出A、B、C、D、E共5個(gè)計(jì)樹點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)間4個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（圖中未畫出）。以A點(diǎn)為起點(diǎn)量出的到各點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移，已經(jīng)在圖上，求：（1）AE段的平均速度；（2）C點(diǎn)的瞬時(shí)速度；（3）小車運(yùn)動的加速度a。

　　解析：（1）AE段的瞬時(shí)速度由公式 。
根據(jù)題意，AE段的位移 ，所用時(shí)間t=0.1s，則：
（2） C點(diǎn)是AE段的時(shí)間中點(diǎn)，對勻變速直線運(yùn)動水，C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度，所以
　 （3）根據(jù)上圖所示，有：


AB、BC、CD、DE各段所用時(shí)間T=0.1s，由 可得：
說明：此題目中各計(jì)數(shù)點(diǎn)間相鄰位移差恰好相等，如果不相等，則應(yīng)該利用逐差法 ，求得 由 求得 ，再由 求得加速度的平均值。

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