第4节 科学测量:做直线运动物体的瞬时速度(二) [学习目标] 1.进一步学习使用打点计时器。2.会利用纸带求瞬时速度,会利用v-t图像处理实验数据,并由图像计算小车的加速度和判断小车的运动情况(重难点)。3.会利用逐差法求小车运动的加速度(难点)。 一、测量小车的瞬时速度 1.实验目的 (1)测量小车的瞬时速度。 (2)判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。 (3)学习使用打点计时器。 2.实验器材 电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、低压 电源(或220 V 电源)、纸带、长木板(或轨道)、U形夹、小车、 。 3.实验原理与设计 实验装置如图所示。 如图是小车下滑过程中打点计时器打出的纸带。 在纸带上,选取便于测量的某点作为计时的起点,记为点0,依次向后每5个点选取一个计数点,分别记为1,2,3,…用刻度尺量出相邻计数点间的长度,分别记为s1,s2,s3,… 由前述可知,若打点计时器的打点周期为0.02 s,那么相邻计数点间隔的时间T= 。 (1)计算瞬时速度 使用毫米刻度尺测量相邻计数点间的距离s1,s2,…,s6。 由于各计数点的时间间隔比较短,可用 代替瞬时速度,即v1=,v2=,… (2)根据v-t图像判断速度的变化规律 用描点法可作出小车的v-t图像,根据图像的形状可判断小车的运动性质。利用v-t图线的斜率可求出小车的 。 4.实验步骤 (1)把打点计时器固定在长木板一端,并将该端垫高,使长木板形成斜面。 (2)将长60 cm左右的纸带一端穿过打点计时器,另一端固定于小车,尽量让小车 打点计时器。 (3)打开 ,稍后(打点稳定后) ,待小车滑到斜面底端时止住小车,关闭开关。取下纸带,检查点迹。若有问题,可换上新纸带,调试后重复上述步骤。 (4)选择点迹清晰的纸带,避开点迹密集部分,从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0。在该点后面,依次标出间隔时间相等的计数点1,2,3,4,5,… (5)根据打点计时器的周期,计算各计数点到点0对应的时间t,测量各计数点与下一相邻计数点间的距离s,将t和s的相应数据填入表中。 计数点 0 1 2 3 4 5 t/s s/m v/(m·s-1) 5.数据分析 (1)计算计数点1,2,3,…对应的瞬时速度。 (2)在图上绘制速度随时间变化的v-t图像,判断小车是否做匀变速直线运动。 6.误差分析 (1)根据纸带测量的位移有误差。 (2)作v-t图像不准确有误差。 (3)长木板的不同部位粗糙程度不完全相同。 为什么画出计数点时要避开点迹密集部分 选取的计数点时间间隔越小,平均速度就越接近瞬时速度,实验误差是否就一定越小 例1 (2024·邢台市第一中学高一月考)(1)如图所示是电火花打点计时器的示意图。电火花打点计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用 (选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50 Hz时,每隔 s打一次点。其工作时的基本步骤如下: A.当纸带通过电火花打点计时器后,及时关闭电源 B.将电火花打点计时器电源插头插入相应的电源插座 C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花打点计时器 D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是 。(按顺序填写步骤编号) (2)如图所示纸带是某同学练习使用电火花打点计时器时得到的,纸带的左端先通过电火花打点计时器,从点迹的分布情况可以判断纸带的速度变化情况是 (选填“速度减小”或“速度增大”)。若所用电源的频率为50 Hz,从打下A点到打下B点共14个点迹,历时 s。 例2 在“测量小车的瞬时速度”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=0.1 s。 (1)计算D、C、B各点的瞬时速度,vD= m/s,vC= m/s,vB= m/s。 (2)以A点为计时起点,在如图所示坐标系中作出小车的v-t图像,并根据图像求出加速度a= m/s2。 二、逐差法求加速度 一物体做匀加速直线运动,已知连续相等时间T内的六段位 ... ...
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