21探究小车速度随时间变化的规律实验报告

1、物理实验报告姓名班级学号指导教师得分实验名称： 探究小车速度随时间变化的规律一.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。.实验原理ft*WK4尽利用打出的纸带，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。v-t图象是一条倾斜的直线,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 说明小车的速度是均匀变化

2、的。.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。四. 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，观察车身是否作直线运动。）3.将穿过

3、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。）24. 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绳下所系的重物，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。五. 数据处理1.纸带的选取：选择点迹较清晰的，舍掉开头一些过

4、于密集的点，找到适当的点为计时起点。2.采集数据的方法cm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X1,X2,X3.,然后计算出相邻计数点之间的距离 X01 , X12, X13=_z.3. 瞬时速度的计算?X >D E F"34506X13X12X23X24X23X34用公式：V1芽曹，V2齐寸,V3齐冷X(n 1)(n 1)X(n 1)nXn(n 1)Vn2T2T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

5、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。）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)-二二Vn /( m s 1)三Vn /( m s 1)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,因为每段的长度对应物体在相等时间内的位移，纸汙斬ii Jji带的宽度等效为时间，所以纸带的

6、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时间内位移大小，可近似认为速度xV O.1。V X，纸条长度可认为表示速度0）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,V5,.Vn,T为计数点间时间间隔。方法一：依照个相邻计数点间的加速度求解V2V1V3V2V4V331T，a2T ，a3 T ，anVn 1Vn躲12X45g若OA口£nT求加速度的平均值：a a1 a2 a3 .an （V2 V1）（V3 V2）（小 Vn）Vn1 V1nT从结果看，真正参与运算的

7、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a1V4Vi3ra27 理 V6 V33T3T则 aa1a2比(V4V1)(V5V2)(V6V3)(wV5V6)9T(V1 V29TV3)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

8、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。比对、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 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）3）4）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。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。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60c m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,测出相邻的两个计数点间的距离分别为 Xoi=10mm xi2=14mm X23=18mm X34=22mm X45=26mm012345*