新人教版必修1高中物理2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

(2)如图1所示是电火花计时器的示意图,其工作时的基 本步骤如下: A.当纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计 时器 B.接通开关,听到放电声,拖动纸带运动 C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 D.将电火花计时器插头插入相应的电源插座
上述步骤正确的顺序是______。(按顺序填写步骤编号 )
点所对应的速度、时间用公式a= 算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的 v加速度,算出平均值
(2)测距离、填表格:依次测出01、02、03、04…的距 离x1、x、4…各点的瞬时速度分别为: v算(41=得)根2x 出T2 据、的表v各2格=点x中3的2的T x速1数度、据填v,3入分= x表析42中速T x 。度2 、随v时4= 间x5变2Tx化3 …的。规将律计。
(2)作v -t图像时单位选择不合适或作图不准确会带来 偶然误差,实验中应选取合适的坐标单位。
【思考·讨论】
怎样减小实验过程的误差? (科学思维) 提示:①点距合适:小车的加速度宜适当大些,可以减小 长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上 清楚地取出6～7个计数点为宜。
②弄清间隔:要区别计时器打出的点与人为选取的计数 点,一般在纸带上每隔四个点取一个计数点,即时间间隔 为T=0.02×5 s=0.1 s。 ③仔细描点:描点时最好用坐标纸,在纵、横轴上选取合 适的单位。用细铅笔认真描点。
(3)打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打 点计时器的纸带从斜面上滑下,如图2甲所示。若工作 电源的频率为50 Hz,纸带上打点如图2乙所示,则打点 计时器打A点时小车的速度vA=____________m/s,若小 车做匀变速直线运动,该运动过程的加速度 a=__________m/s2。
t
【思考·讨论】
有同学描出的图像太陡或太平缓是什么原因造成的?
(科学思维) 提示:在坐标纸上画v -t图像时,注意坐标轴单位长度 的选取,应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。图像 太陡或太平缓是单位长度选取不合适造成的。
【误差分析】 1.系统误差:铝板的粗糙程度不同会产生系统误差,实 验中应尽量选用粗糙程度均匀的铝板。 2.偶然误差: (1)根据纸带测量位移时会产生偶然误差,实验中应一 次性测量各计数点到起始点的距离。
刻度尺
【实验原理与设计】 1.实验原理: (1)瞬时速度的计算:各计数点的瞬时速度可用以该点 为中间时刻的一段时间内的_________来代替:
vn
xn
xn1。 2T
平均速度
(2)根据v -t图像判断运动性质:用描点法可作出小车
的v -t图像,根据图像的形状可判断小车的运动性质。
(3)加速度的计算:利用v -t图像的_____求出小车的加
类型一 实验操作 【典例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实 验中:世纪金榜导学号 (1)关于电磁打点计时器和电火花计时器,下列说法正 确的是________。
A.电磁打点计时器用的是直流电源,而电火花计时器用 的是交流电源 B.它们每隔0.02 s打一个点 C.它们的工作电压均为220 V的交流电源 D.使用它们计时时,必须先拉动纸带,再立即接通电源
(4)在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各
计数点的瞬时速度,为了计算加速度,最合理的方法是
________。
A.根据任意两计数点的速度用公式a= 算出加速度
B.根据实验数据画出v -t图像,量取其倾角θ,由公式
a=tan θ求出加速度
v
t
C.根据实验数据画出v -t图像,由图像上相距较远的两
2.图像法: (1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表 示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点。
(2)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。 (4)据所画v -t图像求出小车运动的加速度a= 。 3.实验结论:小车速度随时间均匀变化。 v
速度。
斜率
2.实验设计: 把纸带跟运动小车连接在一起,并穿过打点计时器,这 样纸带上的点不但记录了小车的运动_____,而且相应 地况表,就示可运以动了小解车小在车不的同运时动刻情的况_。____,研时究间这些点的情
位置
【实验过程】 一、实验步骤 1.安装实验器材:把附有滑轮的长铝板放在实验台上, 并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长铝板没有滑 轮的一端,连接好电路,如图所示。
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
【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。
【实验器材】 电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、 一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽 码、_______、交流电源。
4.增减槽码再打纸带:增加一个槽码,按上述方法打出 纸带Ⅱ。在打纸带Ⅰ时的基础上减少一个槽码,仍按上 述方法打出纸带Ⅲ。 5.整理器材。
【思考·讨论】
接通电源与释放小车有怎样的顺序? (科学思维) 提示:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验后应先 断开电源后取纸带。
二、数据收集与分析 1.表格法: (1)选纸带、标计数点: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,作为计数始点,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.实验准备:把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮, 下面挂上合适的槽码。放手后,看小车能否在铝板上平 稳地加速滑行,然后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.打纸带:使小车停在打点计时器处,先接通电源,后释 放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上 打下一列小点,再按同样的方法(不改变槽码个数)打出 两条纸带。从这三条纸带中选用一条最清晰的,记录为 纸带Ⅰ。