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第1节:实验:探究小车速度随时间变化的规律 * * 第二章 匀变速直线运动的研究 一、实验步骤 二、数据处理的方法 三、误差分析 四、注意事项 五、随堂演练 1.实验目的 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车速度随时间的变化规律. 2.进一步熟悉打点计时器的使用及纸带的分析方法. 3.会用图象法处理实验数据. 一、实验步骤 1.如下图所示,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. 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、交流电源. 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、数据处理的方法 1.选取纸带、确定计数点并进行测量 (1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带. (2)为了便于测量,一般舍掉开头一些过于密集的点迹,找一个适当的点作计时起点(0点). (3)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如下图所示,相邻两点中间还有4个点未画出). (2)设计表格并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 x/m v/(m·s-1) 3.作出小车运动的v-t图象 (1)定标度: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. (2)描点: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) (3)连线:用一条曲线或直线“拟合”这些点. 仔细观察所描各点的分布情况.用一条直线“拟合”这些点,即让所画的直线连接尽可能多的点,不能连接的点应均匀分布在直线两侧,舍弃离直线较远的点. 4.实验结论 分析小车运动的v-t图象,描述小车的运动速度随时间的变化规律. 如果画出的v-t图象是一条倾斜的直线,说明小车做速度均匀变化的直线运动.图象和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度—初速度. 产生原因 减小方法 偶然 误差 根据纸带测量的位移有误差,知根据位移计算的瞬时速度有误差 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距离 系统 误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用各处粗糙程度均匀的木板 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.取下纸带前,先断开电源. 4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它. 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,而使各段位移无多大差别,从而使测量误差增大,加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜. 6.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每五个点取一个计数点,即时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s.要舍掉开头过于密集的点,这样误差小. 7.在坐标纸上画v-t图象时,注意坐标轴单位长度的选取要适当,应使图线尽量分布在较大的坐标平面内. 在测定匀变速直线运动加速度的实验中,某同学操作中有以下实验步骤: A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,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加速运动 F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 (1)其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H…)________. (2)将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上:________. 答案: (1)①A中应先通电,再放纸带;②D中取下纸带前应先断开电源;③补充步骤G:换上新纸带,重复三次;(2)步骤顺序为:EBFCADG 【跟踪发散】 1-1.关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,以下说法正确的是( ) A.打点计时器应固定在长木板上靠近滑轮的一端 B.开始实验时小车应放在靠近打点计时器的位置 C.应先启动打点计时器,待打点稳定后再释放小车 D.牵引小车的钩码质量越大越好 答案: BC 1.“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz),得到如下图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是( ) A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s C.从纸带可求出计数点B对应的速率 D.相邻两个计数点间
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