2.1實驗探究小車速度隨時間變化規(guī)律

1、2022/10/122022/10/12 一、實驗目的 (1)進一步練習使用打點計時器及利用紙帶求速度。 (2)學會用實驗探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的方法，學會用vt圖像處理實驗數(shù)據(jù)。 二、實驗原理 利用打點計時器打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，計算出各時刻的速度，再作出速度時間的關(guān)系圖像。 (1)某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替。 (2)若vt圖像為一傾斜直線，則物體做勻變速直線運動，圖線的斜率表示加速度。2022/10/12 三、實驗器材 打點計時器、學生電源、復寫紙、紙帶、導線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、坐標紙。 2022/10/12四、實驗步驟 (1)如圖

2、211所示，把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。圖2112022/10/12 (2)把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。 (3)把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點。關(guān)閉電流。 (4)換上新的紙帶，重復實驗兩次。 (5)增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗。2022/10/12 五、數(shù)據(jù)處理 1表格法 (1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找

3、一個開始點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標明0、1、2、3，測量各計數(shù)點到0點的距離x，并記錄填入表中。位置編號012345時間t/sx/mv/(ms1)2022/10/12 (2)分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離x1、x2、x3。 (3)計算平均速度，用平均速度代替相關(guān)計數(shù)點的瞬時速度，填入上面的表格中。 (4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時間怎么變化。2022/10/12 2圖像法 (1)在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點。 (2)畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比

4、較大的點忽略不計，如圖212所示。 (3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。圖2122022/10/12 六、注意事項 (1)開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。 (2)先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車。 (3)打點完畢，立即斷開電源。 (4)選取一條點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒。2022/10/12 (5)牽引小車的鉤碼質(zhì)量要適宜。如果質(zhì)量過大，紙帶上打出的計時點太少；如果質(zhì)量過小，打出的點過于密集，不便于測量距離。 (6)要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當小車到達滑輪前及時用手按

5、住。 (7)在坐標紙上畫vt圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖像盡量分布在較大的坐標平面內(nèi)。2022/10/12 七、誤差分析 (1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。 (2)根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差。 (3)作vt圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差。2022/10/122022/10/12 例1在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，利用打點計時器在紙帶上打的點記錄小車的運動情況。某同學做此實驗時步驟如下： A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，放開紙帶，再接通電源。 B將打點計時器固定在長木板上，并接好電路。 C把一條繩拴在小車上，細繩跨過定

6、滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼。2022/10/12 D小車停止運動后，直接取下紙帶。 E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔。 F換上新紙帶，重復操作三次，然后從所有紙帶中選取一條點跡清晰的進行數(shù)據(jù)處理。其中錯誤或遺漏的步驟有： (1)_； (2)_。 將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上。 _。 2022/10/12 解析實驗過程中應先接通電源，再放開紙帶，取紙帶前應先斷開電源，所以錯誤操作是步驟A、D。錯誤操作：(1)A選項中應先接通電源，再釋放紙帶； (2)D選項中取紙帶前應先斷開電源。合理順序：BECADF。 答案見解析2022/10/12 例2在“探究小車速度隨時間變化

7、的規(guī)律”的實驗中，如圖213所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，(A點為第一個點)相鄰計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s。圖2132022/10/12 (1)根據(jù)_計算各點瞬時速度，且vD_ m/s，vC_ m/s，vB_ m/s。 (2)在如圖214所示坐標系中畫出小車的vt圖線，并根據(jù)圖線求出a_。圖214 (3)將圖線延長與縱軸相交，交點的物理意義是_。2022/10/122022/10/122022/10/12 (3)將圖線延長后，與縱軸的交點的速度表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小。 答案(1)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度3.902.641.38(2)圖像見解析12.6 m/s2(3)表示零時刻小車經(jīng)過A點的速度大小2022/10/12 例3在用打點計時器“研究物體的速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，某同學將打點計時器打出的三條紙帶，分別以間隔相同點跡的方式依次剪成短紙條，按先后順序一端對齊粘貼在一起。然后用平滑線段將各段紙帶頂端的中點連起來，形成如圖215所示的圖像，則根據(jù)紙帶的特點即可研究物體