实验：探究小车速度随时间变化的规律

图2—1—2卫 实验过程的理解图2—1—2卫 实验过程的理解实验：探究小车速度随时间变化的规律一、 实验目的进一步练习使用打点计时器利用v-t图象处理数据，并据此判断物体的运动性质能根据实验数据求加速度二、 实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.三、 实验原理利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式v=XniXn+t，即用以n点为中心的一小段位n 21移的平均速度代替n点的瞬时速度.用描点法作出小车的v-t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质.若所得图象为一条倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动.利用v-t图象求出小车的加速度.一、实验步骤如图2-1-1所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点.换上新的纸带，重复实验两次.增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验.二、数据处理表格法从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中，如图2-1-2所示.0 1 2 3 4 5二 电一 I 1位置编号012345时间t/sx/mv/(m・s-1)■ ——— 分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离△%、△%、Ax…3计算平均速度，用平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入上面的表格中.(4)根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化.图象法在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图2-1-3所示.观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.据所画v-t图象求出其斜率，就是小车运动的加速度.三、 误差分析木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀.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.作v-t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.四、 注意事项开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.先接通电源，等打点稳定后，再释放小车.打点完毕，立即断开电源.选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒.要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t=0.02X5s=0.1s.在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上.A•把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路换上新的纸带，再重复做两次把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码断开电源，取出纸带【解析】正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定在长木板的一端，并连好电路；把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码；使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动；打完一条纸带，断开电源取下纸带，换上新的纸带；再重复做两次.

「曜润 '实验数据的处理s.佰V (2013•江苏启东中学高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图2-1-4所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、点间的时间间隔T=0.1s.B27.60B27.60 H 60.3() -105,60图2—1—4(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vd= m/s,v= m/s.在如图B2—1—5所示坐标系中作出小车的v—t图像，并根据图像求出a=.m/s，vm/s，vc=C、D、EC、D、E为相邻的计数点，相邻计数交流学习区I长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低在释放小车前，小车应靠近滑轮处应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车要在小车到达定滑轮前使小车停止运动(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是()选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位使小车运动的加速度尽量小些舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算适当增加挂在细绳下钩码的个数在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：

根据实验数据画出v—t图象，量出其倾角a,由公式a=tana求出加速度Av根据实验数据画出v—t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=—算出加速度依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度(2013•武汉一中高一检测)在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H……)拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源将打点计时器固定在平板上，并接好电路把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码取下纸带将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔所列步骤中有错误的是：.遗漏的步骤：.将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：.一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号.如图2—1—6甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v=0,v=0.06m/s,v=m/s,v=0.18m/s,v=m/s.在图2—1—6乙所示的坐标纸上作出小球的速度一时间图象(保留描点痕迹).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甲计数点序号123456计数点对应的时刻/s0.100.200.300.400.500.60通过计数点时的速度/(cm・sT)44.062.081.0100.0110.0168.0

0 讪乙图2—1—6为了计算加速度，合理的方法是()根据任意两计数点的速度，用公式a=^v算出加速度1【答案】DBAFEGC2【解析】(1)若时间较短，用平均速度可以代替某点的瞬时速度.D点的瞬时速度v=!cE=：：，?°icm/s=390cm/s=3.90m/sD212X0.1C点的瞬时速度v=知=#：°cm/s=264cm/s=2.64m/sC212X0.1【答案】(1)A中应先通电，再放开纸带；D中取下纸带前应先断开电源(2)G:换上新纸带，重复实验三次(3)BFECADG5【解析】如题图所示，X1+X2=0.06m，而0.06v= :：:22XTm/s=0.06m/s，故T=0.5s，x+x 0.12 ,„_,则v3=2T=2X0.5m/s=°.12m/s，(2)由(1)中数据作出小车的v-t图像如图所示，由图线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】实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，故A项正确.在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，故B项不正确.应先接通电源，再放小车，故C项正确.不要让小车碰在定滑轮上，故D项正确.【答案】B2【解析】选取计数点可以使相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此选项A正确.在实验中如果小车运动的加速度过小，打出的点子就很密，长度测量的相对误差较大，测量的准确度会降低，因此小车运动的加速度适当大一些较好.如果小车的加速度控制较好，以能在50cm长的纸带上清楚地取出7〜8个计数点为宜，所以选项B是错误的.若适当增加挂在细绳下钩码的个数，意味着适当增大小车运动的加速度.所以选项D正确.为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的.因此选项0正确.【答案】ACD3【解析】方法A偶然误差较大.方法D求出的加速度实际上也仅由始、末两个速度决定，偶然误差也较大.只有利用实验数据画出对应的v-t图象才可充分利用各次测量数据，减小偶然误差.由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不等的，根据同一组