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實驗(2):探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,一、實驗原理圖二、基本實驗要求1.實驗目的:(1)探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。(2)測出小車做勻變速直線運動時的加速度。2.實驗原理:利用打點計時器在紙帶上打出的一系列的點,以探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。3.實驗器材:電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、學生電源、復寫紙等。,4.實驗步驟:(1)按照實驗原理圖裝置實驗,把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端,接好電源。(2)把一細繩系在小車上,細繩繞過滑輪,下端掛合適的鉤碼,紙帶穿過打點計時器,固定在小車后面。(3)把小車?？吭诖螯c計時器處,接通電源,放開小車。小車在拖著紙帶運動的同時,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點,斷開電源,更換新紙帶,重復實驗三次。(4)選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析。,5.數(shù)據(jù)處理:(1)舍掉紙帶開始比較密集的點跡,從便于測量的地方取一個開始點O,然后每5個點取一個計數(shù)點(如果點跡間隔比較小的話),標上1、2、3…測出位移x1、x2、x3…(如圖)。(2)計算相鄰相等時間內(nèi)的位移差Δx1=x2-x1、Δx2=x3-x2、Δx3=x4-x3…如果它們在允許的誤差范圍內(nèi)相等,則可以判定被測物體的運動是勻變速直線運動。,(4)物體在連續(xù)相等時間內(nèi)不同時刻的速度分別為v1、v2、v3、v4…若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…則說明物體在相等時間內(nèi)速度的增量相等,說明物體做勻變速直線運動,即a=。(5)利用v-t圖象求a:求出1、2、3、4、5、6各點的即時速度,畫出v-t圖線(如圖),圖線的斜率就是加速度a。,6.注意事項:(1)紙帶、細繩要和木板平行。(2)實驗中應先接通電源(交流電源的電壓及頻率要符合要求),后讓小車運動;實驗完畢應先斷開電源。后取紙帶。(3)在到達長木板末端前應讓小車停止運動,防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。(4)不要分段測量各段位移,應盡可能地一次測量完畢(即先統(tǒng)一量出各計數(shù)點到起點O之間的距離)。讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。,考點1,考點2,實驗儀器與操作典例3利用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,所需的儀器與操作正確的是()A.學生電源、導線、電火花計時器、小車、鉤碼、一端帶有定滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐標紙B.導線、電磁打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有定滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐標紙C.實驗前需要平衡小車受到的阻力;長木板也不能一端高、一端低D.應選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗,答案,解析,考點1,考點2,實驗數(shù)據(jù)的處理典例4在做“研究勻變速直線運動”的實驗時,某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出,電火花計時器接220V、50Hz交流電源。,(1)設電火花計時器的周期為T,計算F點的瞬時速度vF的公式為vF=;,考點1,考點2,(2)他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如下表。以A點對應的時刻為t=0,試在下圖所示坐標系中合理地選擇標度,作出v-t圖象,并利用該圖象求出物體的加速度a=m/s2;,考點1,考點2,(3)如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V,而做實驗的同學并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。,解析:(1)利用“中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度”求F點的速度,可得vF=;,考點1,考點2,(2)用描點法作出v-t圖象如圖所示,,考點1,考點2,畫v-t圖象時,當用平滑的直線擬合各點時,不在直線上的各點盡可能分布在直線兩旁,以減小測量的偶然誤差。,(3)電網(wǎng)中交變電流的電壓變化,并不改變電火花計時器的周期,故測量值與實際值相比不變。,