打点计时器求加速度公式
打点计时器求加速度公式
a=Δ S/t^2
设有N个间隔,则第N个间隔的长度是:S(N)-S(N-1),第(N-1)个间隔的长度是:S(N-1)-S(N-2) 。则两个间隔即三个相邻的点间的长度差为:【S(N)-S(N-1)】-【S(N-1)-S(N-2) 】=S(N)+S(N-2) -2S(N-1)。
用通式S=at^2/2计算,则有S(N)=a(Nt)^2/2,S(N-1)=a【(N-1)t】^2/2,S(N-2)=a【(N-2)t】^2/2,t为规定的时间间隔,将它们带入S(N)+S(N-2) -2S(N-1)中,
提取公因式at^2/2后,则有N^2+(N-2)^2 -2(N-1)^2=2,2与公因式at^2/2相乘,最后得at^2,即三个相邻的点间的长度差S(N)+S(N-2) -2S(N-1)=at^2,求加速度则为:a=Δ S/t^2。
补充
打点计时器求加速度的方法我们叫做逐差法,即将纸带上最后一段位移减去第一段位移,倒数第二段位移减去第二段位移,倒数第三段位移减去第三段位移,直到减完为止,如果纸带上位移是奇数个,最后肯定会剩下一段位移,就不用管,这样处理的原因是充分利用了纸带上的数据,减小实验误差
逐差法是为提高实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小了实验中仪器误差分量,因此是一种常用的数据处理方法。
逐差法是针对自变量等量变化,因变量也做等量变化时,所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的结果。其优点是充分利用了测量数据,具有对数据取平均的效果,可及时发现差错或数据的分布规律,及时纠正或及时总结数据规律。它也是物理实验中处理数据常用的一种方法。
计算步骤
(1)理想纸带的加速度计算:由于理想纸带描述的相邻两个计数点间的距离之差完全相等,即有:S2-S1=S3-S2=…=S(n)-S(n-1)=△S=aT^2;故其加速度a=△S/T^2。
(2)实际的实验纸带加速度计算:由于实验过程中存在一定的误差,导致各相邻两个计数点间的距离之差不完全相等,为减小计算加速度时产生的偶然误差,采用隔位分析法计算,可以减小运算量,方法是,用S1,S2,S3.......表示相邻计数点的距离,两计数点
间的时间间隔为T,根据△S=aT^2有
S4-S1=(S4-S3)+(S3-S2)+(S2-S1)=3a1*T^2
同理S5-S2=S6-S3=3a2*T^2
求出a1=(S4-S1)/3T^2a2=(S5-S2)/3T^2a3=(S6-S3)/3T^2
再求平均值计算加速度:a=(a1+a2+a3)/3