第一章　第5课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律.docx

第5课时实验一：探究小车速度随时间变化的规律

目标要求1.了解物理实验中的误差，学会减小实验误差。2.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。

考点一误差和有效数字

1.误差的定义：误差是实验测量值(包括直接和间接测量值)与真实值(客观存在的准确值)之差。

2.误差分类：

系统误差

偶然误差

主要

来源

(1)实验原理不完善

(2)实验仪器不精确

(3)实验方法粗略

由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的

基本

特点

对测量结果的影响具有相同的倾向性，即总是偏小或总是偏大

实验结果有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同

减小

方法

完善实验原理，提高实验仪器的准确程度，设计更科学的实验方法

多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值

(1)对误差的分析首先应分清是系统误差还是偶然误差，系统误差对多次测量值的影响可能是相同的，偶然误差对多次测量值的影响是不同的。

(2)从分析数据的观点看，误差分为绝对误差和相对误差。

①绝对误差是测量值与真实值之差的绝对值。在直接用仪器测量某一物理量时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法。

②相对误差等于绝对误差Δx与真实值x0之比，一般用百分数表示，η＝Δxx0

③绝对误差只能判别一个测量结果的精确度，比较两个测量值的准确度则必须用相对误差。

3.有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字。

(1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的来源。

(2)有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止(包括末位数为零的数字)，共有几个数字，就是几位有效数字。

考点二实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、打点计时器

1.作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔0.02s打一次点。

2.结构

(1)电磁打点计时器(如图)

(2)电火花计时器(如图)

3.工作条件：电磁打点计时器

二、实验：探究小车速度随时间变化的规律

1.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、槽码、刻度尺、导线、交流电源。

2.实验过程

(1)按照实验装置，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，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；

(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车；

(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；

(5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。

3.数据处理

如图，思考：①如何求小车经过B点时的速度？

②如何求小车的加速度？

③如何判断小车做匀变速直线运动？

答案①可利用平均速度求瞬时速度：

vn＝xn＋xn＋1

②方法一利用逐差法求解平均加速度

a1＝x4-x13T2，a2＝

则a＝a

方法二利用速度—时间图像求加速度

a.作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度；

b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。

③Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。

若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。

4.注意事项

(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行。

(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。

(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。

(4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6、7个计数点为宜。

(5)小车从靠近打点计时器位置释放。

5.误差分析

(1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。

(2)计数点间距离的测量有偶然误差。

(3)作图有误差。

例1(2025·山东青岛市第十九中学月考)某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50Hz的交流电源。

(1)电火花计时器的工作电压为(选填“8V”或“220V”)。安装纸带时，需要将纸带置于(选填“复写纸”或“墨粉纸盘”)的(选填“上方”或“下方”)。?

(2)下列说法中正确的是。?

A.实验时，先释放纸带，再接通电源

B.实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带

C.实验时，先接通电源或先释放纸带都可以

D.纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大

(3)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。x1=3.59cm，x2=4.41cm，x3=5.19cm，x