2017-2018学年高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验:探究小车速度随时间变化的规律 新人教版必修1

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1、第1节 实验:探究小车速度随时间变化的规律 一、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。 三、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。 四、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

2、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,关闭电源。 4换上新的纸带,重复实验两次。 5增减所挂钩码的个数,按以上步骤再做两次实验。 五、数据处理 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0213243546 时间间隔 v/(ms1) 2作出小车运动的vt图象 (1)定标度、描

3、点:坐标轴的标度选取要合理,应使图象大 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)观观察所得到的直线线,分析物体的速度 随时间时间 的变变化规规律。 六、误差分析 产生原因减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位 移有误差 测量各计数点到起始点的距 离而不是直接测量相邻计数 点间的距离 系统 误差 作vt图象不准确 有误差 实验中作图时应选取合适的 坐标单位 木板的粗糙程度不 完全相同 尽量选粗糙程度均匀的

4、木板 七、注意事项 (1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。 (2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。 (3)打点完毕,应立即断开电源。 (4)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。 (5)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。 (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t0.1 s。 (7)在坐标纸上画vt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。 要点一 实验原理及操作 例1 (201

5、7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: _。 解析 (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

6、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 针对训练1 用如图1所示的装置做“探究小车速度随时间变化 的规律”实验,下列做法正确的是( ) A小车从靠近定滑轮处释放 B先启动计时器,再释放小车 C实验前要平衡小车受到的阻力 D电火花计时器接学生电源直流输出端 解析 在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器,远离滑轮 处,以便在纸带上打出更多的点,有利于实验数据的处理和误 差的减小,A错误;实验中为了在纸带上打出更多的点,也为

7、 了打点的稳定,应先启动打点计时器,然后释放小车,B正确 ;该实验不需要平衡小车受到的阻力,C错误;电火花计时器 接220 V交流电源,D错误。 答案 B 要点二 实验数据处理 例2 (2017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2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T0.1 s。 (1)计算D、C、B各点的瞬时速度,vD_ m/s,vC _ m/s,vB_ m/s。 (2)在如图3所示坐标系中作出小车的vt图象,并根据图象求 出a_。 由纸带求加速度的方法 如图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5、所对应的速度分 别是v1、v2、v3、v4、v5、,T为计数点间的时间间隔。 (1)图象法 由多组数据描绘出vt图象,vt图象中直线的斜率即为物体 运动的加速度。此方法准确、科学,但较繁琐。 针对训练2 利用打点计时器“探究小车的速度随时间变化的 规律”,打出的纸带如图4所示,已知交流电源的频率为50 Hz,从计数点1开始,每相邻两个计数点之间还有四个点 没有画出,图中1、2、3、4、5、6、7为连续的计数点,测 得s11.40 cm,s22.00 cm,s32.60 cm,s43.20 cm, s53.80 cm,s64.40 cm。

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