1、第二章 匀变速直线运动的研究 1.实验:探究小车速度随时间变化的规律 一、实验目的 1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。2.探究小车速度随时间的变化规律。3.会用图像法处理实验数据。二、实验器材 _、一端带有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、_、导线、_。实验自主学习 打点计时器 刻度尺 交流电源 三、实验原理与设计 1.实验的基本思想极限思想:平均速度代替瞬时速度的方法,并结合 x趋向于0时的_可近似等于瞬时速度。2.实验原理:(1)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置。(2)求纸带上某点的瞬时速度一般用_代替。(3)用描点法画出小车的v-t图像,图线的倾斜程
2、度表示_的大小,如果v-t图像是一条 倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的。3.实验设计:(1)纸带上某点的瞬时速度的求法;(2)利用v-t图像求加速度。平均速度 一小段时间内的平均速度 加速度 实验互动探究【实验过程】一、实验步骤 1.如图所示,把附有滑轮的长铝板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长铝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,下边挂上适当的槽码,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。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系列小点,随后,关闭电源。4.
3、换上新的纸带,重复实验两次。5.增减所挂槽码的个数,按以上步骤再做两次实验。二、数据收集与分析 1.瞬时速度的计算:(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个点,作为计数起点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4、,如图所示。(2)依次测出01、02、03、04、的距离x1、x2、x3、x4,填入表中。位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 02 13 24 35 46 时间间隔 v/(ms-1)(3)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为:v1=、v2=、v3=、v4=、。将计算得出
4、的各点的速度填入表中。(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律。2x2T31xx2T42xx2T53xx2T2.作出小车运动的v-t图像:(1)定标度、描点:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致分布在坐标平面中 央。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)(2)连线:画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在 直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示。(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。3.求解加速度:根据所画v-t图像的斜率求出小车运动的加速度a=。vt【误差分析】1.实验原理不完善造成系统误差:(1)
5、作v-t图像不准确造成的误差;(2)长铝板的粗糙程度不完全相同造成的误差。2.测量、操作不够准确造成偶然误差:在纸带上测量位移时出现的测量误差。【实验探究】1.参看实验步骤2中“使细绳跨过滑轮,下边挂上适当的槽码”,其中,你对“适当的槽码”如何理解?(科学探究)提示:槽码的个数决定小车所受的牵引力,小车在不同牵引力作用下的运动不同,若槽码个数过多,小车运动太快,则在纸带上打的点过少,若槽码个数过少,小车运动太慢,则在纸带上打的点过密,这两种情况都不利于进行实验数据的测量分析。所以挂适当的槽码的目的是使纸带受到的拉力适中,从而使纸带运动的速度适中,纸带上的点疏密适中,便于测量和分析。2.在实验中
6、,测量每相邻两计数点间距离的正确方法是什么?(科学探究)提示:测量每两个相邻计数点间的距离,应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到每两个计数点间距离的数值。3.若纸带上相邻的点间距过小,如何确定计数点从而减小测量误差?(科学思维)提示:可每隔四个点取一个计数点(或每五个点取一个计数点),则计数点间的时间间隔为 0.10 s。4.v-t图像中直线的斜率表示运动物体的加速度,我们能否采用测出直线倾斜角,然后求出其正切值的方法来计算运动物体的加速度?若不能,则应如何计算?(科学思维)提示:不能采用求正切值的方法来计算运动物体的加速度,因为还涉及标度的问题,应利用直线上相距较远的两个点的坐标来计算加速度。