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1、 47 章末复习 3 探究速度随时间的变化规律 章末复习 3 探究速度随时间的变化规律 一 实验目的 是什么 1 练习正确使用打点计时器 学会利用打上点的纸带探究速度随时间的变化规律 2 掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法 x aT2 3 测定匀变速直线运动的加速度 二 实验原理 是什么 1 打点计时器 1 作用 计时仪器 当所用交流电源的频率 f 50 Hz 时 每隔 0 02 s 打一次点 2 工作条件 电磁打点计时器 6 V以下交流电源 电火花计时器 220 V交流电源 2 处理纸带数据时区分计时点和计数点 计时点是指打点计时器在纸带上打下的点 计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的
2、点 要注意 每 5 个点取一个计数点 与 每隔 4 个点取一个计数点 取点方法是一样的 3 判断物体的运动是否为匀变速直线运动的方法 1 沿直线运动的物体在连续相等时间 T 内的位移分别为 x1 x2 x3 x4 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 则说明物体在做匀变速直线运动 且 x aT2 2 利用 平均速度法 确定多个点的瞬时速度 作出物体运动的 v t 图像 若 v t 图线是一 条倾斜的直线 则说明物体的速度随时间均匀变化 即做匀变速直线运动 4 利用纸带数据求解物体的速度 加速度的方法 1 平均速度法 求物体在某点的瞬时速度 即 vn xn xn 1 2T 如图实 1 1
3、所示 48 图实 1 1 2 逐差法 求物体的加速度 即 a1 x4 x1 3T2 a2 x5 x2 3T2 a3 x6 x3 3T2 然后求平均值 即 a a1 a2 a3 3 x4 x5 x6 x1 x2 x3 9T2 这样使所测数据全部得到利用 准确度较高 这个表达式也可以根据下列思路得到 把 x1 x2 x3 和 x4 x5 x6 分别看做 x x 利用 x x at2 其中 t 3T 同理可得 x3 x4 x1 x2 4aT2 三 实验器材 有哪些 电火花计时器 或电磁打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 电源 复写纸片 四 实验步骤 怎么做 1
4、仪器安装 1 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 细绳跨过定滑轮 下边挂上合适的钩码 把纸带穿过打点计时 器 并把它的一端固定在小车的后面 实验装置见图实 1 2 所示 放手后 看小车能否 在木板上平稳地加速滑行 图实 1 2 2 测量与记录 1 把小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 后放开小车 让小车拖着纸带运动 打点 计时器就在纸带上打下一系列的点 换上新纸带 重复三次 2 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 从后边便于测量的点 开始确定计数点 为了计算方便和减小误差 通
5、常用连续打点五次的时间作为时间单位 即 T 0 1s 正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离 并填入设计的表格中 3 利用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速 度 4 增减所挂钩码数 再重复实验两次 五 数据处理 怎么办 1 由实验数据得出 v t 图像 1 根据表格中的 v t 数据 在直角坐标系中仔细描点 49 图实 1 3 2 作一条直线 使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上 落不到直线上的各点应均 匀分布在直线的两侧 这条直线就是本次实验的 v t 图线 它是一条倾斜的直线 如图实 1 3 所示 2 由实验得出的 v t 图像进一步得出小车运
6、动的速度随时间变化的规律 有两条途径进行分析 图实 1 4 1 直接分析图像的特点得出 小车运动的 v t 图像是一条倾斜的直线 如图实 1 4 所示 当时间增加相同的值 t 速度也会增加相同的值 v 由此得出结论 小车的速度随时间均 匀变化 2 通过函数关系进一步得到 既然小车的 v t 图像是一条倾斜的直线 那么 v 随 t 变化的函 数关系式为 v kt b 显然 v 与 t 成 线性关系 小车的速度随时间均匀变化 六 注意事项 有哪些 1 纸带和细绳要和木板平行 小车运动要平稳 2 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验后应先断开电源后取纸带 3 要防止钩码落地和小车与滑轮相撞 4 小车的加速度适当大些可以减小长度的测量误差 加速度大小以能在约 50 cm 的纸带上 清楚地打出 6 7 个计数点为宜 七 误差分析 为什么 1 根据纸带测量的位移有误差 2 电源频率不稳定 造成相邻两点的时间间隔不完全相等 3 纸带运动时打点不稳定引起测量误差 4 用作图法 作出的 v t 图像并不是一条直线 5 木板的粗糙程度并非完全相同 这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度
