第二章 第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律 知识点一实验：探究小车速度随时间变化的规律 1.实验目的、实验原理和实验器材 探究小车速度随时间变化的规律 实验目的： (1)进一步练习使用打点计时器。 (2)掌握瞬时速度的测量方法。 (3)能运用v-t图像探究小车速度随时间变化的规律。 实验原理： 利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点对应时刻为中间时刻，取与之相邻的两点间的位移，用这段位移的平均速度表示该点的瞬时速度。 用v-t图像表示小车的运动情况：如果v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。 实验器材：小车，细绳，槽码，一端附有定滑轮的长铝板，打点计时器，低压交流学生电源，导线若干，纸带，刻度尺等。 2.实验步骤 (1)把一端带有定滑轮的长铝板放在桌面上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在铝板上远离定滑轮的一端，如图所示。 (2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上数量合适的槽码，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。调节滑轮高度，使细绳与铝板平行。 (3)使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，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系列点，小车靠近滑轮时及时使小车停止，随后关闭电源，再按同样的方法(不改变槽码个数)打出两条纸带。从这三条纸带中选择一条点迹最清晰的，记录为纸带I。 (4)增加一个槽码，重复步骤(3),打出纸带Ⅱ。 (5)在打纸带I的基础上减少一个槽码，重复步骤(3),打出纸带Ⅲ。 (6)实验完毕，整理器材。 3.数据处理 纸带的选取：在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点(位置编号为0),从该点开始，每5个计时点取1个计数点进行测量，两相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。 采集数据：测量数据时通常不直接测量两个计数点间的距离，而是先一次性测出各个计数点到计时起点的距离x 、x 、x3、x4、…,然后计算出相邻的两个计数点间的距离。△x =x ,△x =x -x ,△x =x -x ,△x =x -x ,△x =x -x 。 计算速度：用平均速度代替各计数点的瞬时速度，有vn=△xn+△xn-1/2T,,将得到的各计数点的瞬时速度填入表中。 作v-t图像:以速度w为纵轴、时间t为横轴建立平面直角坐标系，根据表中数据在坐标系中描点，观察点的分布规律，然后用一条平滑的图线“拟合”这些点，作出描述小车运动的》一图像，如图。 实验结论：实验得出小车运动的v一图像是一条倾斜的直线，当时间增加相同的值△时，速度也会增加相同的值△v0由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。 4.误差分析 偶然误差：(1)纸带上计数点间距测量有误差，故要多测几组数据，求平均值，以减小误差。(2)作图有误差，因此在描点时最好用坐标纸，并在纵、横坐标轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。 系统误差：(1)纸带运动时所受摩擦不均匀引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长铝板平行，同时选择符合要求的交流电源。(2)铝板的粗糙程度并非完全相同，为减小误差可在铝板上铺一层白纸或换用气垫导轨。 5.创新实验方法 滴水计时，相邻两水滴间时间间隔相同，可研究小车的运动情况。 小球在重力作用下沿斜面滚下，用频闪照相机记录小球的运动情况。 小车在重力作用下沿斜面滑下，通过打点计时器记录小车的运动情况。 例题：某同学水平拉动纸带，使用电源频率为50Hz的打点计时器在纸带上打出一系列的点。下列说法正确的是（ ） A．打1 000个点需时1 s B．该打点计时器使用的是直流电源 C．打相邻两点的时间间隔为0.02 s D．点迹密集的地方表示纸带的运动速度较小 解：A、打点计时器使用交流电源，当电源频率是50Hz时打相邻点的时间间隔是0.02s,打1000个点需要20s,故A错误，B错误 ... ...
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