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1、图 2 12卜例E1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2. 利用vt图象处理数据，并据此判断物体的运动性质3. 能根据实验数据求加速度二、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.三、实验原理X -X1. 利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn= n才1，即用以n点为中心的一小段位 移的平均速度代替n点的瞬时速度.2. 用描点法作出小车的vt图象，根据图象的形状判断小车的运动性质.若所得图象为一条 倾斜直线则表明小车做匀变速直线运动.3. 利用vt图象求出小车的加速度.一、实验步骤1. 如图2 1
2、 1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，释放小车, 让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点.4. 换上新的纸带，重复实验两次.5. 增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验.二、数据处理1. 表格法(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
3、、1、2、3、4测量各计数 点到0点的距离x,并记录填入表中，如图2 1 2所示.位置编号012345时间t/sx/mv/(ms-i)W(4) 根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化.2图象法(1) 在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系 中描点.(2) 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2 13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.(4) 据所画vt图象求出其斜率，就是小车运动的加速度.三、误差分析1. 木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀.2. 根据纸带测量
4、的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差.3作vt图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.四、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，立即断开电源.4. 选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，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等于多少秒.5. 要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住.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4个点取一个计数 点，即时间间隔为t = 0.02X5 s=0.1 s.7. 在坐标纸上画vt图象时，注意
5、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.里也实验过程的理解在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上.A. 把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面B. 把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C. 换上新的纸带，再重复做两次D. 把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E. 使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F. 把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码G. 断开电源，取出纸带(2) 分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离AxAXq A x3(3) 计算平均速度，用平
6、均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入上 面的表格中.【解析】 正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时器 固定在长木板的一端，并连好电路；把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面，把一条细绳拴在 小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊着合适的钩码；使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源， 再放开小车，让小车运动；打完一条纸带，断开电源取下纸带，换上新的纸带；再重复做两次.卜例实验数据的处理(2013 江苏启东中学高一检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图2 1 4所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、 点间的时间间隔T=0.1s.C、D、E为相邻的计
7、数点，相邻计数B27.6(1H60.3()-105,60图 2 1 4(1) 计算D、C、B各点的瞬时速度，vD= m/s, v=m/s.B.m/s，vc=(2) 在如图2 1 5所示坐标系中作出小车的vt图像, 并根据图像求出a=.B. 根据实验数据画出vt图象，量出其倾角a,由公式a=tan a求出加速度A vC. 根据实验数据画出vt图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式&=左 算出加速度D. 依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度4. (2013 武汉一中高一检测)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，其 中错误或遗漏的步骤有(遗
8、漏步骤可编上序号G、H)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. 将平板一端抬高，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：.(3) 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：.1.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是()A. 长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低B. 在释放小车前，小车应靠近滑轮处C. 应先接通电源，待打点计时器
9、开始打点后再释放小车D. 要在小车到达定滑轮前使小车停止运动计数点序号123456计数点对应的时刻/S0.100.200.300.400.500.60通过计数点时的速度/(cmsT)44.062.081.0100.0110.0168.03.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下:门n0I1 HTI 1 1 rrl10f-| T I T f IT20(1 t( 1 f i 111 r 1113040cm甲图 2 165. 一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录 下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号.如图2 16甲所示，1位置
10、恰为小球刚开始运动的 瞬间，作为零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中 经过各位置的速度分别为 v =0, v =0.06 m/s, v =m/s, v =0.18 m/s, v =m/s.123 45在图2 16乙所示的坐标纸上作出小球的速度一时间图象(保留描点痕迹).2. (多选)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是 ()A. 选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B. 使小车运动的加速度尽量小些C. 舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D. 适当增加挂在细绳下钩
11、码的个数为了计算加速度，合理的方法是()A vA. 根据任意两计数点的速度，用公式&=云算出加速度320 0.1 0.2 03 04/r1r/J/1【答案】DBAFEGC2【解析】（1）若时间较短，用平均速度可以代替某点的瞬时速度.D 点的瞬时速度 vd=|t=2F1 cm/s = 390 cm/s = 3.90 m/sx 52 80c 点的瞬时速度 vc=2t=2X0 1 cm/s = 264 cm/s = 2.64 m/sx 27 60B 点的瞬时速度 vb=2T=2xo i cm/s = 138 cm/s=1.38 m/s(2)由(1)中数据作出小车的vt图像如图所示，由图线的斜率可求得
12、它的平均加速度 Av 1.26,a=t= o i m/s2=12.6 m/s2【答案】(1)A中应先通电，再放开纸带；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)BFECADG5【解析】 如题图所示，x +x =0.06 m,而1 20.06, ,v = m/s = 0.06 m/s，故 T=0.5 s，2 2X1, x +x 0.12贝9 v3 = 22t 3 = 2xo 5 m/s = 0.12 m/s，x x o 24又 x+x=0.24 皿，则 v = 4 T 5= m/s = 0.24 m/s.其 vt 图象如图所示.455212X0.50.280.24（X2
13、O0.160J20.080.04【答案】0.12 0.24图见解析【答案】(1)3.90 2.64 1.381【解析】 实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以 的，故A项正确在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，故B项不正确应先接通电源，再 放小车，故C项正确.不要让小车碰在定滑轮上，故D项正确.【答案】B2【解析】 选取计数点可以使相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次 测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此选项A正确.在实验中如果小车运动的加速 度过小，打出的点子就很密，长度测量的相对误差较大，测量的准确度会降低，因此小车运动
14、的加 速度适当大一些较好.如果小车的加速度控制较好，以能在50 cm长的纸带上清楚地取出78个计 数点为宜，所以选项B是错误的.若适当增加挂在细绳下钩码的个数，意味着适当增大小车运动的加速度.所以选项D正确.为 了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的.因此选项0正确.【答案】ACD3【解析】 方法A偶然误差较大.方法D求出的加速度实际上也仅由始、末两个速度决定，偶 然误差也较大.只有利用实验数据画出对应的vt图象才可充分利用各次测量数据，减小偶然误 差.由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同 的许多图线，方法B是错误的.正确方法是根据
