高一物理必修一期末实验复习.docVIP

实验：探究小车速度随时间的规律

一、实验目的

1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动．

2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx＝aT2)．

3．测定匀变速直线运动的加速度．

二、实验原理

1．打点计时器(1)作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点．

(2)工作条件eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：4V～6V交流电源,电火花计时器：220V交流电源))

(3)纸带上点的意义：①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．

②通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况．

③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．

2．利用纸带判断物体运动状态的方法

(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…，假设v2－v1＝v3－v2＝v4－v3＝…，那么说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(Δv1,Δt)＝eq\f(Δv2,Δt)＝….

(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4…，假设Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，那么说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2.

3．速度、加速度的求解方法

(1)“逐差法”求加速度：如下图的纸带，相邻两点的时间间隔为T，且满足x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝x3－x2＝x2－x1，即a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，然后取平均值，即eq\x\to(a)＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)，这样可使所给数据全部得到利用，以提高准确性．

(2)“平均速度法”求速度：得到如下图的纸带，相邻两点的时间间隔为T，n点的瞬时速度为vn.即vn＝eq\f((xn＋xn＋1),2T).

(3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图象，直线的斜率即加速度．

三、实验器材

打点计时器)，长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．

四、实验步骤

1．仪器安装

(1)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，细绳跨过定滑轮，下边挂上适宜的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验装置见图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．

2．测量与记录

(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．

(2)从三条纸带中选择一条比拟理想的，舍掉开头一些比拟密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T＝0.1s．正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入表格中

(3)用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求各计数点的瞬时速度．

(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次．

3．数据处理及实验结论

(1)由实验数据得出v－t图象

①根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如下图可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上．

②作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．

(2)由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径进行分析

①分析图象的特点得出：小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如下图，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv，得出结论：小车的速度随时间均匀变化．

②通过函数关系进一步得出：既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化．

五、考前须知

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，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．

3．要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.

4．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集局部，适中选取计数点，弄清楚相邻计数点间所选的时间间隔T.

5．测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差．

考点一完善实验步骤

例1“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，同学的操作步骤错误的