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1、一、實驗?zāi)康?用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律， 二、實驗原理 1.打點計時器 (1)作用：計時儀器，每隔0.02 s打一次點.,(3)紙帶上點的意義 表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置； 通過研究紙帶上各點之間的間隔，可以判斷物體的 運動情況. 2.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法 (1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間間隔的不同時刻 的速度分別為v1、v2、v3、v4、，若v2v1v3v2v4 v3，則說明物體在相等時間內(nèi)速度的增量相等， 由此說明物體在做勻變速直線運動，即 a .,(2)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移分別為 x
2、1、x2、x3、x4，若xx2x1x3x2x4x3， 則說明物體在做勻變速直線運動，且xaT2. 3.速度、加速度的求解方法 (1)“平均速度法”求速度，即vn ，如圖實1 1所示.,(2)“逐差法”求加速度，即a1 ，a2 ，a3 ，然后取平均值，即 ，這樣使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，以提高準(zhǔn)確度. (3)“圖象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出vt圖，直線的斜率即加速度.,三、實驗器材 打點計時器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源.,四、實驗步驟 1.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面
3、， 把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接 好電路. 2.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適 的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在 小車的后面，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與平板平行.實 驗裝置見圖142，放手后，看小車能否在木板上平 穩(wěn)地加速滑行.,3.把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放 開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙 帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復(fù)三次.,4.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，在后面便于測量的地方找一個開始 點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，確定好計數(shù)始 點，并標(biāo)明0、1、2、
4、3、4，測量各計數(shù)點到0點的 距離x，并記錄填入表中.,5.計算出相鄰的計數(shù)點之間的距離x1、x2、x3 6.利用一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的 瞬時速度求得各計數(shù)點1、2、3、4、5的瞬時速度， 填入上面的表格中. 7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實驗.,五、數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論 1.由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)， 在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描 點，如圖實143所示，對于每次實驗，描出的幾個點 都大致落在一條直線上. (2)作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條 直線上，落不到直線上的點，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)， 這條直線就是本次實驗的vt圖象，它是
5、一條傾斜的直線.,2.由實驗得出的vt圖象進(jìn)一步得出小車運動的速度隨時 間變化的規(guī)律. 有兩條途徑進(jìn)行分析： (1)小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線如圖實1 4 4所示，當(dāng)時間增加相同的值t，速度也會增加相同的 值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化.,(2)既然小車的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為vktb，所以小車的速度隨時間均勻變化.,六、注意事項 1.交流電源的電壓及頻率要符合要求. 2.實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要調(diào)節(jié) 振針的高度和更換復(fù)寫紙. 3.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器. 4.先接通電源，計時器工作后，再放開小
6、車，當(dāng)小車停止 運動時及時斷開電源. 5.要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達(dá)滑輪前 及時用手按住它.,6.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶 上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差 別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50 cm長的紙 帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜. 7.要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙 帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T0.025 s 0.1 s. 8.要多測幾組，盡量減小誤差. 9.描點時最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位， 用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點.,七、實驗改進(jìn) 物塊帶動小車做加速運動時，因受軌道
7、等各方面的影響，致使小車加速度不恒定，即小車不真正做勻加速直線運動，若采用如圖145所示裝置則可避免.將包有白紙的總質(zhì)量為m的圓柱金屬棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，,使之替代打點計時器.當(dāng)燒斷掛圓柱的線后，所示圓柱金屬棒豎直自由落下，毛筆就在圓柱金屬棒面的紙上畫出記號，得到對應(yīng)的紙帶，如圖146所示. 測出在同一條豎直線上各相鄰的兩條畫線之間的間隔x1、x2、x3、，利用逐差法xaT2，根據(jù)電動機轉(zhuǎn)動的周期T，即可求出金屬棒下落的加速度a.,一個小球沿斜面向下運動，用每隔 s曝光一次的頻閃照相機拍攝不同時刻小球的位置照片，如圖147所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩
8、個小球的像之間的時間間隔為 s，測得小球在幾個連續(xù)相等時間內(nèi)位移數(shù)據(jù)見表.,(1)小球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差(填 “相等”或“不相等”)，小球運動的性質(zhì)屬直線 運動. (2)甲、乙兩同學(xué)計算小球加速度的方法如下： 甲同學(xué)：a1(x2x1)/T2，a2(x3x2)/T2， a3(x4x3)/T2， (a1a2a3)/3 乙同學(xué)：a1(x3x1)/(2T2)，a2(x4x2)/(2T2)， (a1a2)/2 你認(rèn)為甲、乙兩位同學(xué)的計算方法較好的是，加速度值為.,解題指導(dǎo)(1)x2x19.30 cm8.20 cm1.10 cm； x3x210.40 cm9.30
9、 cm1.10 cm； x4x311.50 cm10.40 cm1.10 cm. 由以上可以得出，小球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差相等，即xK(恒量)，所以小球的運動性質(zhì)屬勻加速直線運動.,(2)用逐差法求加速度可以減少實驗誤差，故乙同學(xué)的計算方法較好. a1 1.10 m/s2； a2 1.10 m/s2； (a1a2)/21.10 m/s2.,答案 (1)相等 勻加速 (2)乙 1.10 m/s2,某同學(xué)用圖148 所示裝置測量重力加速度g，所用交 流電頻率為50 Hz.在所選紙帶上取某 點為0號計數(shù)點，然后每隔兩個計時 點取一個計數(shù)點，所有測量
10、數(shù)據(jù)及 其標(biāo)記符號如圖149所示.,該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計數(shù)點的時間間隔)： 方法A：由g1 ，g2 ，，g5 ，取平均值 8.667 m/s2；,方法B：由g1 ，g2 ，g3 ，取平均值 8.673 m/s2. 從數(shù)據(jù)處理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，對實驗結(jié)果起作用的：方法A中有；方法B中有.因此，選擇方法(A或B)更合理，這樣可以減少實驗的(系統(tǒng)或偶然)誤差.本實驗誤差的主要來源有 . (試舉出兩條).,解題指導(dǎo)物體只在重力的作用下做勻加速直線運動，通過對紙帶數(shù)據(jù)的處理，可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葦?shù)值，本題主
11、要考查在處理數(shù)據(jù)的兩種方法中哪種誤差較小，是屬于誤差分析類問題.,方法A： 所以方法A中只有x1和x6起作用.,方法B： 所以方法B中x1、x2、x3、x4、x5、x6均起作用，因此選擇方法B更合理，更易減小偶然誤差. 本實驗中誤差來源較多，例如：阻力、交流電頻率不穩(wěn)定，長度測量不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)處理方法等.,答案x1、x6x1、x2、x3、x4、x5、x6B偶然阻力、交流電頻率不穩(wěn)定等,用 電磁打點計時器或電火花打點計時器打出的紙帶只能測定短距離過程中的速度，若要測定長距離過程中的速度，如測定某人在走路過程中的速度就不能用以上兩種打點計時器了.有人設(shè)計了一種簡易的“滴水計時
12、器”，就可以粗略地測定人在走路過程中的速度.,取一只飲料瓶，用縫衣針在瓶底鉆一適當(dāng)大小的小孔，在瓶中灌滿水，用手提著，使水均勻滴出(如圖1410所示).實驗中可用旋松、旋緊瓶蓋的方法開、關(guān)計時器. (1)測出計時器的滴水周期； (2)用計時器判定你在賽跑時不同階段的運動性質(zhì)； (3)測定你在勻速步行時的速度.,解題指導(dǎo)(1)從某滴水滴下開始計時，用秒表測出滴n滴水的總時間t(n取30或50)，則計時器的滴水周期為T . (2)起跑階段滴在跑道上的水滴之間的距離越來越大，表明做加速運動；中間階段水滴之間的距離較大且近似相等，表明做速度較大的勻速運動；通過終點后水滴之間的距離越來越小，表明做減速運動.,(3)取勻速步行時滴水計時器滴在地上的N個清晰的滴水點，用卷尺測出這N個點之間的距離s，再除以滴這N滴水所用時間t，則步行時的速度為v,答案見解題指導(dǎo),
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