21探究小车速度随时间变化的规律实验报告

1、3物理实报告姓名班级I 学号II指导教师得分实验名称： 探究小车速度随时间变化的规律1 .实验目的1 .进一步练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和瞬时速度的测量方法;2 .用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律;3 .能用v-t图象探究小车速度随时间的变化规律。粟赛A理市意明2 .实验原理利用打出的纸带，计算出多个点的瞬时速度，分析速 度和时间的关系。1 .计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取 一个很短的时间t,用t内的平均速度作为打该计数点 小车的瞬时速度2 .用描点法作出小车的v-t图象，图象的斜率表示加速度。若 v-t图象是一条倾斜的直线, 说明小

2、车的速度是均匀变化的3 .实验仪器电源、导线、打点计时器、小车、4个25 g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细 线、纸带、刻度尺、坐标纸等。4 .实验步骤1 .将打点计时器用配套的螺旋夹固定在长木板的一边 ，连接好电路。（如无螺旋夹时可在 长木板上敲几个长钉紧靠打点计时器的前后借以固定；有的用大弹簧夹子把打点计时器紧夹在 长木板边缘也可，但要注意不能影响打点计时器工作。）2 .将挂有重物的细绳跨过滑轮与小车相连接。（调节滑轮的高度使细线与木板平行，小车能 在木板上平稳滑行，操作时必须注意使细绳的拉力通过小车的重心，以免小车前进时小车转动 或摇晃，可在系好细绳后试拉一下小车，观察车身是否作

3、直线运动。）3 .将穿过打点计时器的纸带与小车厢连接。（操作时要将纸带紧紧地夹在小车上，以免小车 运动时纸带松开，可用弹簧夹子夹住，但不要使纸带破损，以免小车启动时把纸带拉断。）4 .使小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车在水平长木板上运动， 打点计时器同时开始工作，在纸带上打出一系列的点。（操作时应试打几次，不要使点迹过分密集或过分疏散，若觉得太密集时可增加绕过滑轮线纯下所系的重物，反之则减小。）5 .打出纸带后，关闭电源，取下纸带，改变钩码的质量，重复上述步骤，多打出几条纸带 （3-5 条）。6 .实验操作完毕，整理器材，进行数据处理。5 .数据处理1 .纸带的选取：选择

4、点迹较清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找到适当的点为计时起 点。2.采集数据的方法选择合适的纸带，舍去开头的较密集的点，在后面便于测量的地方找一个起始点，把每打五次的时间作为时间单位，即 T=0.02 X 5s=0.1s。在纸带上从第一个点开始，每隔 5点一次标 上0, 1, 2, 3, 。测量各个计数点到起点的距离xi,X2,X3，然后计算出相邻计数点之间的距离 Xoi, X12, X133.瞬时速度的计算纸 带 编 号位置编号0123456加速度m/s2时间t/s00.10.20.30.40.50.6/一vn /( m s 1)二vn /( m s 1)三vn /( m s 1)x02x

5、01x12x13X12X23x24x23x34x(n1)(n 1)x(n1)nxn(n 1)用公其：v1 ,v2 ,v3 vn 2T 2T2T 2T 2T 2T2T2T出瞬时速度并记入下表，根据数据在坐标纸上画出小车运动的速度-时间图像。(1)定标度: 坐标轴的标度要选取合理，应使图像大致分布在坐标平面中央。(2)描点：在坐标系中确定出各个坐标的位置。(3)联系：用一条曲线或直线“拟合”这些点。)4.等效替代的方法处理数据选择一条点迹清晰的纸带，标上计数点，然后将纸带从相邻计数点处剪下，连续剪下4-5段，分别贴上双面胶带，然后底边对齐依次排列贴在纸上。这排纸带反映了物体运动的规律， 因为每段的

6、长度对应物体,在相等时间内的位移，纸* " ，J * ；/f- -_ _ _ - - - _ - w.带的宽度等效为时间，所以纸带的长度正比于运动速度，纸带长度均匀增大，说明物体的运动速度均匀增大。(剪下的纸条长度表示0.1 s时间X v内包移大小，可近似认为速度0.1。v X,纸条长度可认为表小速度。)5 .由纸带求加速度：如图所示，纸带计数点1,2,3,4,5 , . , n所 对应给的速度分别为v1,v2,v 3,v4,v 5,.v n,T为计数 点问时间问隔。方法一：依照个相邻计数点间的加速度求解v2 v1* v2 v4 *vn 1vnTa1 , a2 , a3 , an求加

7、速度的平均值：a a1 a2 a3an (v2 v1) (v3 v2)(Vn1 Vn)nTVn 1 VlnT从结果看，真正参与运算的只有vi和vni,中间各个点的瞬时速度在运算中都未起到作用。方法二：逐差法求分别以1、4,2、5, 3、6,.等点的速度计算加速度，即a1 v4-v1a2 v/，a3 v6彳贝(J a&a203(v4v1)(v5v2)(v6v3)(v4v5v6)(v1v2v3)、339T9T这样可使各点的瞬时速度都参与计算，可以减小误差。方法三：由图象求加速度由多组数据描绘出的v-t图象，v-t图象的斜率即为物体运动的加速度。6 .实验结论：当钩码质量一定时，小车速度的变

8、化与时间成正比，加速度保持不变，可近 似看作匀加速运动；当改变钩码的质量时，加速度也随之改变。试验总体成功。六.误差分析及注意事项1.实验误差分析及改进方法1)木板粗糙程度不同，摩擦不均匀。实验时应选用较光滑的木板2)纸带拖动时与限位孔及打点器内部摩擦。将平板的一端抬高，轻推小车，使小车能在 平板上平稳的滑行，以抵消小车收到的摩擦阻力。3)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。 对图像上的点一一比对、 纠正，舍去试验中误差较大的数据；反复试验，取数据的平均值2.注意事项1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。2)先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3)要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4)牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小 而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。5)要区别计时点和计数点。一般在纸带上每 5个计时点取一个计数点，间隔为 0.1 s 。练习：小车拖动纸带运动时打点计时器在纸带上打出的点如下图所示。在纸带上从点迹清晰的某点开始取一个起点并记为 0,然后每隔4个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5,