實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

圖2—1—2衛(wèi) 實驗過程的理解圖2—1—2衛(wèi) 實驗過程的理解實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一、 實驗?zāi)康倪M一步練習(xí)使用打點計時器利用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì)能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度二、 實驗器材打點計時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源.三、 實驗原理利用打點計時器所打紙帶的信息，代入計算式v=XniXn+t，即用以n點為中心的一小段位n 21移的平均速度代替n點的瞬時速度.用描點法作出小車的v-t圖象，根據(jù)圖象的形狀判斷小車的運動性質(zhì).若所得圖象為一條傾斜直線則表明小車做勻變速直線運動.利用v-t圖象求出小車的加速度.一、實驗步驟如圖2-1-1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.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.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列小點.換上新的紙帶，重復(fù)實驗兩次.增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實驗.二、數(shù)據(jù)處理表格法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一個點，作為計數(shù)始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，并標(biāo)明0、1、2、3、4…測量各計數(shù)點到0點的距離x，并記錄填入表中，如圖2-1-2所示.0 1 2 3 4 5二 電一 I 1位置編號012345時間t/sx/mv/(m?s-1)■ ——— 分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離△%、△%、Ax…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.圖象法在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)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(biāo)系中描點.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)，偏差比較大的點忽略不計，如圖2-1-3所示.觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律.據(jù)所畫v-t圖象求出其斜率，就是小車運動的加速度.三、 誤差分析木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻.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.作v-t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來誤差.四、 注意事項開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器.先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車.打點完畢，立即斷開電源.選取一條點跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點密集部分，適當(dāng)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.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達滑輪前及時用手按住.要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為t=0.02X5s=0.1s.在坐標(biāo)紙上畫v-t圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi).在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上.A?把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路換上新的紙帶，再重復(fù)做兩次把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼斷開電源，取出紙帶【解析】正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點計時器固定在長木板的一端，并連好電路；把穿過打點計時器的紙帶固定在小車的后面，把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼；使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動；打完一條紙帶，斷開電源取下紙帶，換上新的紙帶；再重復(fù)做兩次.

「曜潤 '實驗數(shù)據(jù)的處理s.佰V (2013?江蘇啟東中學(xué)高一檢測)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，如圖2-1-4所示為記錄小車運動情況的一條紙帶，圖中A、B、點間的時間間隔T=0.1s.B27.60B27.60 H 60.3() -105,60圖2—1—4(1)計算D、C、B各點的瞬時速度，vd= m/s,v= m/s.在如圖B2—1—5所示坐標(biāo)系中作出小車的v—t圖像，并根據(jù)圖像求出a=.m/s，vm/s，vc=C、D、EC、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)交流學(xué)習(xí)區(qū)I長木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低在釋放小車前，小車應(yīng)靠近滑輪處應(yīng)先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車要在小車到達定滑輪前使小車停止運動(多選)在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”實驗中，下列方法中有助于減小實驗誤差的是()選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位使小車運動的加速度盡量小些舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下：

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v—t圖象，量出其傾角a,由公式a=tana求出加速度Av根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v—t圖象，由圖象上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間，用公式a=—算出加速度依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度(2013?武漢一中高一檢測)在研究勻變速直線運動的實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H……)拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源將打點計時器固定在平板上，并接好電路把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼取下紙帶將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔所列步驟中有錯誤的是：.遺漏的步驟：.將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序：.一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號.如圖2—1—6甲所示，1位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻.攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同，小球從1位置到6位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為v=0,v=0.06m/s,v=m/s,v=0.18m/s,v=m/s.在圖2—1—6乙所示的坐標(biāo)紙上作出小球的速度一時間圖象(保留描點痕跡).5TOC\o"1-5"\h\z123 4 5 6\o"CurrentDocument",QQ..O Q Q Q,T ,fI1f|If 111r1 fr| iit[[tf iT| fitf|fi(111 r11[0 10 20 30 40Ipml甲計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)的時刻/s0.100.200.300.400.500.60通過計數(shù)點時的速度/(cm?sT)44.062.081.0100.0110.0168.0

0 訕乙圖2—1—6為了計算加速度，合理的方法是()根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度，用公式a=^v算出加速度1【答案】DBAFEGC2【解析】(1)若時間較短，用平均速度可以代替某點的瞬時速度.D點的瞬時速度v=!cE=：：，?°icm/s=390cm/s=3.90m/sD212X0.1C點的瞬時速度v=知=#：°cm/s=264cm/s=2.64m/sC212X0.1【答案】(1)A中應(yīng)先通電，再放開紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源(2)G:換上新紙帶，重復(fù)實驗三次(3)BFECADG5【解析】如題圖所示，X1+X2=0.06m，而0.06v= :：:22XTm/s=0.06m/s，故T=0.5s，x+x 0.12 ,?_,則v3=2T=2X0.5m/s=°.12m/s，(2)由(1)中數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示，由圖線的斜率可求得它的平均加速度a=^-^=*[6m/s2=12.6m/s20.1【答案】(1)3.902.641.381【解析】實驗過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是可以的，故A項正確.在釋放小車前，小車應(yīng)在靠近打點計時器處，故B項不正確.應(yīng)先接通電源，再放小車，故C項正確.不要讓小車碰在定滑輪上，故D項正確.【答案】B2【解析】選取計數(shù)點可以使相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此選項A正確.在實驗中如果小車運動的加速度過小，打出的點子就很密，長度測量的相對誤差較大，測量的準(zhǔn)確度會降低，因此小車運動的加速度適當(dāng)大一些較好.如果小車的加速度控制較好，以能在50cm長的紙帶上清楚地取出7?8個計數(shù)點為宜，所以選項B是錯誤的.若適當(dāng)增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)，意味著適當(dāng)增大小車運動的加速度.所以選項D正確.為了減小長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點是必要的.因此選項0正確.【答案】ACD3【解析】方法A偶然誤差較大.方法D求出的加速度實際上也僅由始、末兩個速度決定，偶然誤差也較大.只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的v-t圖象才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差.由于在物理圖象中，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不等的，根據(jù)同一組