實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

圖2—1—2衛(wèi) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解圖2—1—2衛(wèi) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器利用v-t圖象處理數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度二、 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源.三、 實(shí)驗(yàn)原理利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的信息，代入計(jì)算式v=XniXn+t，即用以n點(diǎn)為中心的一小段位n 21移的平均速度代替n點(diǎn)的瞬時(shí)速度.用描點(diǎn)法作出小車的v-t圖象，根據(jù)圖象的形狀判斷小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).若所得圖象為一條傾斜直線則表明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng).利用v-t圖象求出小車的加速度.一、實(shí)驗(yàn)步驟如圖2-1-1所示，把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，連接好電路.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn).換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次.增減所掛鉤碼，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn).二、數(shù)據(jù)處理表格法從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4…測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中，如圖2-1-2所示.0 1 2 3 4 5二 電一 I 1位置編號(hào)012345時(shí)間t/sx/mv/(m?s-1)■ ——— 分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離△%、△%、Ax…3計(jì)算平均速度，用平均速度代替相關(guān)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，填入上面的表格中.(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化.圖象法在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn).畫一條直線，讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖2-1-3所示.觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律.據(jù)所畫v-t圖象求出其斜率，就是小車運(yùn)動(dòng)的加速度.三、 誤差分析木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差，從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差.作v-t圖象時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差.四、 注意事項(xiàng)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車.打點(diǎn)完畢，立即斷開電源.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒.要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住.要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為t=0.02X5s=0.1s.在坐標(biāo)紙上畫v-t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi).在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的先后順序，將下述步驟的代號(hào)填在橫線上.A?把穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車的后面把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板的沒有滑輪的一端，并連好電路換上新的紙帶，再重復(fù)做兩次把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車，讓小車運(yùn)動(dòng)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼斷開電源，取出紙帶【解析】正確的實(shí)驗(yàn)步驟是：把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板的一端，并連好電路；把穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車的后面，把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，另一端吊著合適的鉤碼；使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運(yùn)動(dòng)；打完一條紙帶，斷開電源取下紙帶，換上新的紙帶；再重復(fù)做兩次.

「曜潤(rùn) '實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理s.佰V (2013?江蘇啟東中學(xué)高一檢測(cè))在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，如圖2-1-4所示為記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的一條紙帶，圖中A、B、點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s.B27.60B27.60 H 60.3() -105,60圖2—1—4(1)計(jì)算D、C、B各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，vd= m/s,v= m/s.在如圖B2—1—5所示坐標(biāo)系中作出小車的v—t圖像，并根據(jù)圖像求出a=.m/s，vm/s，vc=C、D、EC、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)交流學(xué)習(xí)區(qū)I長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低在釋放小車前，小車應(yīng)靠近滑輪處應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)后再釋放小車要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng)(多選)在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列方法中有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是()選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度如下：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v—t圖象，量出其傾角a,由公式a=tana求出加速度Av根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v—t圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間，用公式a=—算出加速度依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車的加速度(2013?武漢一中高一檢測(cè))在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……)拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處放開紙帶，再接通電源將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼取下紙帶將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔所列步驟中有錯(cuò)誤的是：.遺漏的步驟：.將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序：.一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號(hào).如圖2—1—6甲所示，1位置恰為小球剛開始運(yùn)動(dòng)的瞬間，作為零時(shí)刻.攝影機(jī)連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均相同，小球從1位置到6位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)各位置的速度分別為v=0,v=0.06m/s,v=m/s,v=0.18m/s,v=m/s.在圖2—1—6乙所示的坐標(biāo)紙上作出小球的速度一時(shí)間圖象(保留描點(diǎn)痕跡).5TOC\o"1-5"\h\z123 4 5 6\o"CurrentDocument",QQ..O Q Q Q,T ,fI1f|If 111r1 fr| iit[[tf iT| fitf|fi(111 r11[0 10 20 30 40Ipml甲計(jì)數(shù)點(diǎn)序號(hào)123456計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻/s0.100.200.300.400.500.60通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度/(cm?sT)44.062.081.0100.0110.0168.0

0 訕乙圖2—1—6為了計(jì)算加速度，合理的方法是()根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式a=^v算出加速度1【答案】DBAFEGC2【解析】(1)若時(shí)間較短，用平均速度可以代替某點(diǎn)的瞬時(shí)速度.D點(diǎn)的瞬時(shí)速度v=!cE=：：，?°icm/s=390cm/s=3.90m/sD212X0.1C點(diǎn)的瞬時(shí)速度v=知=#：°cm/s=264cm/s=2.64m/sC212X0.1【答案】(1)A中應(yīng)先通電，再放開紙帶；D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源(2)G:換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次(3)BFECADG5【解析】如題圖所示，X1+X2=0.06m，而0.06v= :：:22XTm/s=0.06m/s，故T=0.5s，x+x 0.12 ,?_,則v3=2T=2X0.5m/s=°.12m/s，(2)由(1)中數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示，由圖線的斜率可求得它的平均加速度a=^-^=*[6m/s2=12.6m/s20.1【答案】(1)3.902.641.381【解析】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一般長(zhǎng)木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是可以的，故A項(xiàng)正確.在釋放小車前，小車應(yīng)在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，故B項(xiàng)不正確.應(yīng)先接通電源，再放小車，故C項(xiàng)正確.不要讓小車碰在定滑輪上，故D項(xiàng)正確.【答案】B2【解析】選取計(jì)數(shù)點(diǎn)可以使相鄰點(diǎn)間的間隔增大，在用直尺測(cè)量這些點(diǎn)間的間隔時(shí)，在一次測(cè)量絕對(duì)誤差基本相同的情況下，相對(duì)誤差較小，因此選項(xiàng)A正確.在實(shí)驗(yàn)中如果小車運(yùn)動(dòng)的加速度過(guò)小，打出的點(diǎn)子就很密，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，測(cè)量的準(zhǔn)確度會(huì)降低，因此小車運(yùn)動(dòng)的加速度適當(dāng)大一些較好.如果小車的加速度控制較好，以能在50cm長(zhǎng)的紙帶上清楚地取出7?8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜，所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的.若適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，意味著適當(dāng)增大小車運(yùn)動(dòng)的加速度.所以選項(xiàng)D正確.為了減小長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，舍去紙帶上過(guò)于密集，甚至分辨不清的點(diǎn)是必要的.因此選項(xiàng)0正確.【答案】ACD3【解析】方法A偶然誤差較大.方法D求出的加速度實(shí)際上也僅由始、末兩個(gè)速度決定，偶然誤差也較大.只有利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出對(duì)應(yīng)的v-t圖象才可充分利用各次測(cè)量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差.由于在物理圖象中，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不等的，根據(jù)同一組