实验探究小车速度随时间变化

第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律目的和器材实验原理实验目的1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。2.探究小车速度随时间的变化规律。3.会用图象法处理实验数据。1.瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替：2.根据v-t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v-t图象,根据图象的形状可判断小车的运动性质。3.加速度的计算：利用v-t图象的斜率求出小车的加速度。实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源。【实验过程】一、实验步骤(1)如图所示,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。(2)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。(3)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行小点。(4)换上新的纸带,重复实验两次。(5)增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验。二、数据处理1.表格法：(1)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…如图所示。(2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…,填入表中。位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度0～21～32～43～54～6时间间隔v/(m·s-1)(3)1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：将计算得出的各点的速度填入表中。(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律。2.图象法：(1)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。(2)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,如图所示。(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。(4)据所画v-t图象求出小车运动的加速度a=。【误差分析】(1)木板的粗糙程度不同会产生系统误差,实验中应尽量选用粗糙程度均匀的木板。(2)根据纸带测量位移时会产生偶然误差,实验中应一次性测量各计数点到起始点的距离。(3)作v-t图象时单位选择不合适或作图不准确会带来偶然误差,实验中应选取合适的坐标单位。【注意事项】(1)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,而使各段位移差别不大,误差增大。(2)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。(3)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。(4)打点完毕,立即断开电源。(5)要防止钩码落地,避免小车跟滑轮相碰,在小车到达滑轮前及时用手按住。(6)要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点,即时间间隔t=0.1s。(7)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。热点一实验原理及操作【典例1】(2016·德州高一检测)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,A.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B.将打点计时器固定在平板上,并接好电路C.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D.取下纸带E.将平板一端垫高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔(1)所列步骤中有错误的是：____________________。(2)遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G、H……)：__。(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：______。【正确解答】(1)步骤A中应先通电,再放纸带,顺序不能颠倒;D中取下纸带前应先断开电源。(2)遗漏的步骤G：换上新纸带,重复实验三次。(3)步骤完善后,合理的实验步骤顺序为：BFECADG。答案：(1)A中应先通电,再放纸带;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)BFECADG热点二实验数据处理【典例2】(2016·天水高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示为记录小车运动情况的一条纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。(1)计算D、C、B各点的瞬时速度,vD=________m/s,vC=________m/s,vB=________m/s。(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-t图象,并根据图象求出a=________。【正确解答】(1)若时间较短,平均速度可以代替某点的瞬时速度。D点的瞬时速度vD=cm/s=390cm/s=3.9m/sC点的瞬时速度vC=cm/s=264cm/s=2.64m/sB点的瞬时速度vB=cm/s=138c