新人教版必修1高中物理1.3.2实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度

类型二 实验数据数据处理和误差分析 【典例2】某同学在做“用打点计时器测速度”的实验 时,得到一条点迹清晰的纸带如图所示,在纸带上依次 选出7个计数点,分别标记为O、A、B、C、D、E和F,每 相邻的两个计数点间还有四个点未画出,每相邻两计数 点间时间间隔为T,打点计时器所用电源的频率是50 Hz 。 世纪金榜导学号
【解析】(1)电磁打点计时器使用电压为不高于6 V、 50 Hz 交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,由于打点 计时器记录了小车运动时间,因此不需要秒表,不需要 天平,故需要C、D。
(2)实验操作时,将接好纸带的小车停在靠近打点计时器 处,先接通电源,再释放小车,故B、D正确,A、C错误。 答案:(1)C、D (2)B、D
(3)用平滑曲线把这些点连接起来,即得到v -t图像。
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【思考·讨论】
在描点画速度—时间图像时需要注意的问题?
(
科学思维)
提示:(1)所描点的瞬时速度等于中间时刻的瞬时速度 。 (2)选定计时起点,并确定各点所对应的时刻及速度大 小。 (3)要求将所描的点用平滑的曲线连起来。
【误差分析】 1.实验原理不完善造成系统误差:利用平均速度来代替 计数点的瞬时速度,由于位移Δx的选取会带来系统误 差。
(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带,往后数n个点,n 个点之间的间隔数为(n-1),纸带从打第1个点到打第n 个点的运动时间Δt=0.02(n-1) s。 (6)用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的距离Δx。
【思考·讨论】 在实验中,使用打点计时器时需要注意的问题? (
科学思维)
提示:(1)在使用打点计时器时,首先要注意用电安全, 尤其是在使用电火花打点计时器时,特别要注意安全。 (2)先接通打点计时器,然后拉动纸带。 (3)使用完毕后要立刻关闭电源。
瞬时速度
【实验过程】 一、实验步骤 (1)了解打点计时器的结构,然后把它固定在桌子上。 (2)把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低 压交流电源的接线柱相连接,让纸带穿过两个限位孔, 压在复写纸的下面(或把电火花计时器与220 V交流电 源连接,把纸带穿好,压在墨粉纸盘下面)。
(3)接通电源,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一行 小点,随后立即关闭电源。 (4)重复步骤2、3,获得3～5条纸带。
(1)实验中除了电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小
车、一端附有滑轮的长直轨道、细线、钩码、导线及
开关外,在下面的器材中,必须使用的有(填选项代号
)__________。
A.220 V、50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.4～6 V、50 Hz交流电源 D.刻度尺
E.秒表
F.天平
(2)实验过程中,下列操作正确的是__________(填选项 代号)。 A.将接好纸带的小车停在靠近滑轮一端 B.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器一端 C.先释放小车,待小车有较大速度后再接通电源 D.先接通电源,待打点稳定后再释放小车
2.测量、操作不够准确造成偶然误差: (1)在进行位移Δx的测量时,分段测量计数点间的位移 Δx会带来偶然误差。 (2)在作图时,由于坐标单位选取使得描点和连线存在 偶然误差。
【思考·讨论】 (1)如何减小由于位移Δx的选取而带来的系统误差? (科学思维)
提示:可以选择以计数点为中心的较小位移Δx来求平 均速度。
(3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为
v A x 1 2 T x 2 、 v B x 2 2 T x 3 、 v C x 3 2 T x 4 、 v D x 4 2 T x 5
3.用v -t图像描述物体的速度: (1)以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系。 (2)根据不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。
1 2
2.用打点计时器测量瞬时速度: (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。 (2)从能够看清的某个点开始,每隔四个点取一个计数 点,每两个计数点间的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s。 在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”,如 图所示。
用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD…的距离是s1、s2 、s3、s4…,再利用x1=s1、x2=s2-s1、x3=s3-s2、x4=s4s3…确定出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、 x4…
【实验原理与设计】
1.实验的基本思想——极限思想(微元法)。
2.实验原理:
(1)速度的计算:根据纸带计算平均速度:根据______可
求出任意两点间的平均速度。
v x t
(_2_)__位_移__的测测量量。:_Δ__x_是纸带上两点间的距离,利用 (刻3)度时尺间的测量:Δt是这两点间的_________。在Δt 足__够__小__时__,_我。们可以认为其平均速度时近间似间看隔作某点的
二、数据收集与分析
1.计算纸带的平均速度:从打第1个点到打第n个点,纸
带的运动时间为Δt=0.02(n-1)s,纸带的位移为Δx,纸
带的平均速度
把测量和计算的结果填入表中。
v＝ x 。 t
记录项 实验次数
点 数 n
点划分出 运动时 的间隔数 间
n-1 Δt/s
位移 Δx/m
平均速度 v/(m·s-1)
(2)如何减小由于位移的测量而带来的偶然误差? (
科学思维) 提示:①减小测量误差的方法是一次测量完成,即一次测 出各计数点到起始计数点0的距离,再分别计算出各计 数点间的位移。 ②减小坐标单位选取的误差,是应选取合适的坐标单位, 利用坐标纸作图。
类型一 实验原理及操作 【典例1】某同学在做“小车速度随时间变化规律”的 实验,细线一端与小车相连,另一端绕过定滑轮悬挂钩 码,通过打点计时器和纸带记录了小车的运动情况。 世纪金榜导学号
第2课时 实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度
【实验目的】
1.学会用___________测量纸带的平均速度和瞬时速 度。 打点计时器
2.能利用v -t图像分析实验数据,描述物体的运动。
【实验器材】 电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、学生电源、 复写纸、导线、_______、纸带、坐标纸。
刻度尺