逍遥右脑 2013-01-19 20:35
第2节 匀变速直线运动的实验探究
[问题导思]
【计时器的工作原理】
常用的计时器有打点计时器和电火花计时器两类，是用记录时间时间的仪器。
（1）打点计时器是一种使用低压交流电的计时器，（如上左图）其工作电压为4~6V。当电频率为50Hz，它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带上面，通电后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起，位于振片一端的振针就跟着上下振动起，当物体拖着纸带运动时，振针就在纸带上打出一系列的点，这些点记录了运动物体的位置，也记录了发生这些位移所用的时间。这就为我们定量地研究物体的运动情况提供了方便。
（2）电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔，从而显示出电迹的计时器（如上右图）使用时，墨粉纸盘轴上，并夹在两条纸带之间，接通220V交流电，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流经接正相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带1上就打出一列电迹，电频率50Hz时，它每隔0.02s打一个点。
【纸带求匀速直线运动的加速度的方法】
（1）逐差法：如下左图所示，根据 ，同理， 这样利用 可以求出 三个加速度值，再算出 的平均值 ，即为 我们所求匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用测量的数据 以减小偶然误差。
（2）v-t图象法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即 ，求出打出第n个计数点时纸带的瞬时速度如上右图所示，再作出v-t图象，图线的斜率 ，即为匀变速直线运动物体的加速度a.
【频闪照相】
频闪照相：可以侧线户物体在做匀变速直线运动时每隔相等时间间隔的维护子，对数据进行研究、分析、处理等，就可以发现它们是否遵循匀变速直线运动的规律，达到研究的目的，深刻体会匀变速直线运动的基本特点和运动过场的形成，处理方法同上
观察、测量数据以及对数据进行研究、分析、处理等，是物理学告诉发展的基础，学重大发明发现，都于实验观察、数据测量及研究、分析、处理。
[例题解析]
例1 在研究匀变速直线运动规律的实验中，小车拖车纸带运动，每秒打点50次的打点计时器打出的纸带如下图所示，选出A、B、C、D、E共5个计树点，每相邻两点间4个实验点（图中未画出）。以A点为起点量出的到各点计数点的位移，已经在图上，求：（1）AE段的平均速度；（2）C点的瞬时速度；（3）小车运动的加速度a。
解析：（1）AE段的瞬时速度由公式 。
根据题意，AE段的位移 ，所用时间t=0.1s，则：
（2） C点是AE段的时间中点，对匀变速直线运动水，C点的瞬时速度等于该段的平均速度，所以
（3）根据上图所示，有：
AB、BC、CD、DE各段所用时间T=0.1s，由 可得：
说明：此题目中各计数点间相邻位移差恰好相等，如果不相等，则应该利用逐差法 ，求得 由 求得 ，再由 求得加速度的平均值。