功与速度变化的关系的实验报告(完整版).docVIP

功与速度变化的关系的实验报告 实验目的 领会探究实验的设计思路 能进行实验操作，会采集实验数据 通过实验数据处理找出W—V 的关系 实验仪器 打点计时器及纸带、轨道及小车、重物及细线、学生电源 实验原理 通过打点计时器测出小车受牵引力滑动时在某点的位移和速度，分别计算出牵引力做的功W和小车在对应点拥有的速度，然后做出W—V2图，得到W—V的关系。 注意事项 小车在没有受牵引力时能在轨道上做匀速直线运动 计算速度时选取纸带上合适的点 打点计时器的周期为0.02s，使用的是6—9V的交流电 减少操作失误和注意用电安全 实验步骤 如课本案例一样式，在老师的指导下将实验装置正确摆放 接通电源，使打点计时器工作 释放小车，得到小纸带上的数据 取下纸带，进行数据记录 清理实验台，按要求放好实验器材 数据记录 表一：探究功与速度变化关系的数据记录 T=0.02s m=50g 两点间的距离 L（mm） 每一小段的加速度 a（m/s2） 各个点的速度 v（m/s） 各个点速度的平方 v^2（（m/s）2） 以A 为原点时力F做的功 W（J） AB 18.5 2.500 A 0.9000 0.8100 0 BC 19.5 0.375 B 0.9500 0.9025 0.017622 CD 18.8 0.250 C 0.9575 0.9168 0.018601 DE 19.7 1.750 D 0.9625 0.9264 0.018748 EF 20.2 1.875 E 0.9975 0.9950 0.018846 FG 21.2 2.750 F 1.0350 1.0712 0.019531 GH 22.4 2.00 G 1.0900 1.1881 0.020265 HI 22.8 0.750 H 1.1300 1.2769 0.021342 IJ 23.0 1.750 I 1.1450 1.3110 0.022125 JK 24.2 1.500 J 1.1800 1.3924 0.022419 KL 24.2 1.250 K 1.2100 1.4641 0.023104 LM 25.2 2.500 L 1.2350 1.5252 0.023692 MN 26.2 2.750 M 1.2850 1.6512 0.024181 NO 27.4 N 1.3400 1.7956 0.02516 （说明：在这里为什么求了a，因为这个实验的实验结果直接受a的影响，a又由F和M决定，这里的F是砝码的重力mg，M包括纸带、小车、砝码、绳子等重力，广义上还可以将摩擦力概括进来，但是由于已经用斜坡将接触面摩擦阻力基本消除，当然存在误差，但是这个误差都可以放到a里面来处理掉。我们可以通过a的刷选，将高度异常值去掉，选取一些比较靠谱的点来继续处理，得出结论。） 数据处理 误差分析 系统误差：打点计时器工作的误差、小车（包括纸带）运动过程中受到的阻力（摩擦力和空气阻力）、人为误差、砝码质量的误差、测量时尺子的误差 随机误差：电源电源不稳定造成打点计时器频率误差、测量纸带时的估读误差、小车运动过程中震动与纸带摆动 粗大误差：操作不当、仪器问题、计算错误、读数错误等 真实数据的选取 本实验是一个探究实验，但是这是一个匀加速直线运动的实验，也就是说整个实验过程中，每一段的加速度a都应该相等，由表中数据可得（本实验误差还是很大的，我们这里只是做一个实验数据处理的示范）a的平均值average（a）=1.69231 标准差σ=0.84720 （注：一般情况下有以下两种去除高度异常值的方法： ①拉伊达准则（3σ准则）即|x－aver（x）|＞3σ适用于重复测量在n≥25以上 ②格拉布斯准则k=|x－aver（x）|/σ ＞kG（n，a），kG（n，a）是和测量次数n、超差概率α相关的。适用于重复测量在n≥10以上，兼顾到精度和响应速度，取15次为一个单位。 在一般实验分析中，我们认为我们的实验结果服从t分布（学生氏分布），认为平均值aver（x）与数学期望μ之间的相对偏离为t= （x－aver（x））/（σ/√n） 在本次试验中，查表得t=2.31 置信区间k=Δx极限/σ，由表中数据可得k=1.44231/0.84720=1.702443343） 在本次试验中，我们用|x－aver（x）|＞σ来剔除不是很好的数据（范围比较小，选取数据更可靠），可得 0.84511≤a≤2.53951 AB DE EF GH IJ JK KL LM a 2.500 1.750 1.875 2.00 1.750 1.500 1.250 2.500 表明A、B、C、D、F、G、H、N、O等点都是有问题的。 剩E、I、J、K、L等点较为优良（A为原点） a的平均值