本试题 “打点计时器接在50Hz低压交流电源上,如图所示为物体做匀加速直线运动时打出的一条纸带,每打5个点取一个计数点.由图数据可求得:(1)该物体的加速度为_____...” 主要考查您对打点计时器
匀变速直线运动的导出公式
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1、打点计时器:
是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器,在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间,纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔,就可分析物体的运动状况。
2、电磁打点计时器:
是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器,它使用交流电源,由学生电源供电,工作电压在6V以下,当电源的频率是50Hz时,它每隔0.02s打一个点,通电前把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。
3、电火花计时器的原理与电磁打点计时器:
电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较小,实验误差也就比较小。
打点计时器:
(1)作用:计时仪器,当电源频率为50Hz时,每隔0.02s打一次点。
(2)工作条件:①电磁打点计时器:4V~6V交流电源。②电火花打点计时器:220V交流电源。
(3)纸带上点的意义:①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。
②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况。
③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。
利用纸带判断物体运动状态的方法:
(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…,若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…,则说明物体在相等时间内速度的增量相等,由此说明物体在做匀变速直线运动,即a====…
(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1,x2,x3,x4…,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,则说明物体在做匀变速直线运动,且Δx=.aT2。
速度、加速度的求解方法:
(1)即vn=,如图所示:
(2)由纸带求物体运动的加速度
①逐差法:即根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔),求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度:==.。
②图象法:即先根据vn=求出多个点的瞬时速度,后作出v-t图象,图象的斜率即为物体运动的加速度。
平均速度公式:
V=。
某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度:
。
某段位移的中间位置的瞬时速度公式:
。无论匀加速还是匀减速,都有。
匀变速直线运动中,在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量,即ΔS=Sn+l–Sn=aT2=恒量。
初速度为零的匀加速直线运动的几个比例关系推导:
初速度为零的匀加速直线运动(设其为等分时间间隔):
① t秒末、2t秒末、……nt秒末的速度之比:(Vt=V0+at=0+at=at)V1:V2:V3……Vn=at:a2t:a3t…:ant=1:2:3…:n
②前一个t秒内、前二个t秒内、……前N个t秒内的位移之比:S1=v0t+at2=0+at2=at2;S2=v0t+a(2t)2=2at2;S3=v0t+at2=a(3t)2=at2;Sn=v0t+at2=a(nt)2=at2。S1:S2:S3…….Sn=at2:2at2:at2……at2=1:22:32….N2
③ 第1个t秒内、第2个t秒内、……-第n个t秒内的位移之比:
(初速度为0)
(初速度为at)
(初速度为2at)
Sn= (初速度为)
所以第一个t内、第二个t内、第三个t内……的位移之比为:sⅠ:sⅡ:sⅢ:……:sN=1:3:5:……:(2N-1);
④前一个s、前两个s、前三个s……所用的时间之比为:
因为初速度为0,所以
因此前一个s、前两个s、前三个s……所用的时间之比为:t1:t2:t3:……:tn=1:……:
⑤第一个s、第二个s、第三个s……所用的时间之比为tⅠ、tⅡ、tⅢ:……:
第一个s、第二个s、第三个s……所用的时间之比为tⅠ、tⅡ、tⅢ:……:tN=1:……: 。
初速为零的匀变速直线运动中的比例关系(设T为相等的时间间隔,s为相等的位移间隔):
①T末、2T末、3T末……的瞬时速度之比为:v1:v2:v3:……:vn=1:2:3:……:n;
②T内、2T内、3T内……的位移之比为:s1:s2:s3:……:sn=1:4:9:……:n2;
③第一个T内、第二个T内、第三个T内……的位移之比为:sⅠ:sⅡ:sⅢ:……:sN=1:3:5:……:(2N-1);
④前一个s、前两个s、前三个s……所用的时间之比为:t1:t2:t3:……:tn=1:……:;
⑤第一个s、第二个s、第三个s……所用的时间之比为tⅠ、tⅡ、tⅢ:……:tN=1:……:。
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