21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 [学习目标] 1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用v－t图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质. 4.能根据实验数据求加速度． 一、实验原理 1．纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度求解． 2．用描点法画出小车的v－t图象，图线的斜率表示加速度，v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的． 二、实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸． 三、实验步骤 1．如图1所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． 图1 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳水平跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，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． 3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复操作两次． 思考：为什么要先接通电源，后释放小车？ 答案 可以把小车前几秒运动的轨迹都记录下来，使实验更加精确． 四、数据处理 1．挑选纸带并测量 在打出的纸带中选择一条点迹最清晰的．为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当作计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图2所示．(相邻两点间还有4个点未画出，电源频率为50 Hz) 2．瞬时速度的计算和记录 (1)计算方法：时间间隔很短时，可用某段时间内的平均速度表示这段时间内某一时刻的瞬时速度，即vn＝.例如，图中计数点4的速度v4＝，其中T＝0.1 s. (2)设计表格并记录相关数据 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/(m·s－1) 3.作出小车运动的v－t图象 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸． (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置． (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． 4．实验结论 如果画出的v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动． 图象和纵轴的交点表示开始计时时小车的速度———初速度． 五、注意事项 1．先接通电源，计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源． 2．要防止钩码落地以及小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它． 3．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无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜． 4．要区别计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点， 即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s．(电源频率为50 Hz) 5．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. 一、实验原理及操作 [总结提升] 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器． 2．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无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜． 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．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃开头点迹密集部分，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．一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s. 例1 在“探究小车速度随时间变化的 ... ...
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