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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,固定在小车后面。(3)把小车停靠在打点计时器处,接通电源,放开
2、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为v1、v2、v3、v4若v2-v1=v3-v2=v4-v3=则说明物体在
3、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典例3利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律,
4、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
5、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。
