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 实验自主学习 【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.会用图像法处理实验数据。 【实验器材】 打点计时器、一端带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。 【实验原理与设计】 1.实验的基本思想———极限思想: 平均速度代替瞬时速度的方法,并结合Δx趋向于0时的平均速度可近似等于瞬时速度。 2.实验原理: (1)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置。 (2)求纸带上某点的瞬时速度一般用该点附近一小段时间内的平均速度代替。 (3)用描点法画出小车的v -t图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v -t图像是一条倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的。 3.实验设计: (1)纸带上某点的瞬时速度的求法; (2)利用v -t图像求加速度。 实验互动探究 【实验过程】 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,下边挂上适当的槽码,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系列小点,随后,关闭电源。 4.换上新的纸带,重复实验两次。 5.增减所挂槽码的个数,按以上步骤再做两次实验。 1.瞬时速度的计算: (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,作为计数起点,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 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0~2 1~3 2~4 3~5 4~6 时间间隔 v/(m·s-1) (3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为:v1=,v2=,v3=,v4=,…。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.作出小车运动的v -t图像: (1)定标度、描点:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致分布在坐标平面中央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般用“·”标明) (2)连线: 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。 3.求解加速度: 根据所画v -t图像的斜率求出小车运动的加速度a=。 【误差分析】 1.实验原理不完善造成系统误差: (1)作v -t图像不准确造成的误差; (2)长木板的粗糙程度不完全相同造成的误差。 2.测量、操作不够准确造成偶然误差: 在纸带上测量位移时出现的测量误差。 【实验探究】 1.参看实验步骤2中“……使细绳跨过滑轮,下边挂上适当的槽码……”,其中,你对“适当的槽码”如何理解 提示:槽码的个数决定小车所受的牵引力,小车在不同牵引力作用下的运动不同,若槽码个数过多,小车运动太快,则在纸带上打的点过少,若槽码个数过少,小车运动太慢,则在纸带上打的点过密,这两种情况都不利于进行实验数据的测量分析。所以挂适当的槽码的目的是使纸带受到的拉力适中,从而使纸带运动的速度适中,纸带上的点疏密适中,便于测量和分析。 2.在实验中,测量每相邻两计数点间距离的正确方法是什么 提示:测量每两个相邻计数点间的距离,应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到每两个计数点间距离的数值。 3.若纸带上相邻的点间距过小,如何确定计数点从而减小测量误差 提示:可每隔四个点取一个计数点(或每五个点取一个计数点),则计数点间的时间间隔为0.1 ... ...
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