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1、实验(2):探究小车速度随时间变 化的规律一、实验 原理图二、基本实验 要求1.实验 目的(1)探究小车速度随时间变 化的规律。(2)测出小车做匀变速直线运动时 的加速度。2.实验 原理利用打点计时 器在纸带 上打出的一系列的点,以探究小车速度随时间变 化的规律。3.实验 器材电火花计时 器(或电磁打点计时 器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带 、细绳 、钩码 、刻度尺、导线 、学生电源、复写纸等。4.实验 步骤(1)按照实验 原理图装置实验 ,把打点计时 器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。(2)把一细绳 系在小车上,细绳绕过 滑轮,下端挂合适的钩码 ,纸带穿过打点计时 器,固定在小车后
2、面。(3)把小车停靠在打点计时 器处,接通电源,放开小车。小车在拖着纸带 运动的同时,打点计时 器就在纸带 上打下一系列的点,断开电源,更换新纸带 ,重复实验 三次。(4)选择 一条比较理想的纸带进 行测量分析。5.数据处理(1)舍掉纸带 开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后每5个点取一个计数点(如果点迹间隔比较小的话),标上1、2、3测出位移x1、x2、x3(如图)。(2)计算相邻相等时间 内的位移差x1=x2-x1、x2=x3-x2、x3=x4-x3如果它们在允许的误差范围内相等,则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。(4)物体在连续 相等时间 内不同时刻的速度分别
3、为 v1、v2、v3、v4若v2-v1=v3-v2=v4-v3=则说 明物体在相等时间 内速度的增量相等,说明物体做匀变速直线运动,即。(5)利用v-t图象求a:求出1、2、3、4、5、6各点的即时速度,画出v-t图线 (如图),图线 的斜率就是加速度a。6.注意事项(1)纸带 、细绳 要和木板平行。(2)实验 中应先接通电源(交流电源的电压 及频率要符合要求),后让小车运动;实验 完毕应 先断开电源。后取纸带 。(3)在到达长木板末端前应让 小车停止运动,防止钩码 落地和小车与滑轮相撞。(4)不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(即先统一量出各计数点到起点O之间的距离)。读数时应 估
4、读到毫米的下一位。考点1考点2考点1实验仪 器与操作典例3利用打点计时 器探究小车速度随时间变 化的规律,所需的仪器与操作正确的是()A.学生电源、导线 、电火花计时 器、小车、钩码 、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线 、纸带 、刻度尺、坐标纸B.导线 、电磁打点计时 器、小车、钩码 、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线 、纸带 、刻度尺、坐标纸C.实验 前需要平衡小车受到的阻力;长木板也不能一端高、一端低D.应选 用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 答案解析解析关闭使用电火花计时 器时不能使用学生电源,电磁打点计时 器需要学生电源,选项 A、B错误 ;实验过 程中,长木板不能侧
5、向倾斜防止侧滑,但一端高一端低对实验结论 没有影响,只是测出的加速度不同而已,实验 研究小车速度随时间变 化的规律,不需要平衡摩擦力,C项错误 ;长木板各处平整程度、光滑程度应相同,D选项 正确。 答案解析关闭D考点1考点2考点2实验 数据的处理典例4在做“研究匀变速直线运动”的实验时 ,某同学得到一条用电火花计时 器打下的纸带 如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还 有4个点图中没有画出,电火花计时 器接220V、50Hz交流电源。(1)设电 火花计时 器的周期为T,计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=;考点1考点2(2)他经过测 量并计算得到电火花
6、计时 器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应 的时刻为t=0,试在下图所示坐标系中合理地选择标 度,作出v-t图象,并利用该图象求出物体的加速度a=m/s2;考点1考点2(3)如果当时电 网中交变电 流的电压变 成210V,而做实验 的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值 相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。考点1考点2解析: (1)利用“中间时 刻的瞬时速度等于这段时间 内的平均速度”求F点的速度,可得(2)用描点法作出v-t图象如图所示,由图线 的斜率求出加速度(3)电网中交变电 流的电压变 化,并不改变电 火花计时 器的周期,故测量值与实际值 相比不变。答案: (1)(2)见解析图0.40(3)不变考点1考点2画v-t图象时,当用平滑的直线拟 合各点时,不在直线上的各点尽可能分布在直线两旁,以减小测量的偶然误差。
