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1、实验一探究速度随时间的变化规律 一、实验目的一、实验目的1掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法2会利用纸带测定匀变速直线运动的速度和加速度会利用纸带测定匀变速直线运动的速度和加速度二、实验装置与器材二、实验装置与器材2021/8/11 星期三1打点计时器：打点计时器：1作用作用计时仪器，每隔计时仪器，每隔0.02 s打一次点打一次点2工作条件工作条件(1)电磁打点计时器：电磁打点计时器：6 V以下交流电源以下交流电源(2)电火花计时器：电火花计时器：220 V交流电源交流电源3纸带上点的意义纸带上点的意义(1)表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；表示和
2、纸带相连的物体在不同时刻的位置；(2)通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况2021/8/11 星期三2三、实验原理三、实验原理1判断物体运动情况判断物体运动情况(1)如果如果x1x2x3，则物体做匀速直线运动，则物体做匀速直线运动(2)如果如果x2x1x3x2x4x3k(常数常数)，则物体做匀变速直线运动，则物体做匀变速直线运动2“平均速度法平均速度法”求速度求速度2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4四、实验过程四、实验过程把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时把一端附有滑轮的长
3、木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路；把一条细绳拴在小车上，使器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路；把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；接通电源，然后放开小车，让小车拖着细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完后关闭电源；多打几条纸带纸带运动，打完后关闭电源；多打几条纸带五、纸带处理五、纸带处理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开始点，以后依次每五个点取
4、一个计数点，确定好计面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明数始点，并标明0、1、2、3、4，测量各计数点到，测量各计数点到0点的距离点的距离d，计算出相邻的，计算出相邻的计数点之间的距离计数点之间的距离x1、x2、x3，求出各计数点的速度，求出各计数点的速度vn，由，由vn数据作出数据作出vt图图象象2021/8/11 星期三5六、注意事项六、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住3先断开电
5、源，再取下纸带先断开电源，再取下纸带4对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度纸的高度5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔，弄清楚所选的时间间隔T等于等于多少多少6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰(注注意此项只对于电磁打点计时器意此
6、项只对于电磁打点计时器)7不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与第不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与第0个计数点的距离，个计数点的距离，再逐个计算再逐个计算x1、x2、x3，读数时应估读到，读数时应估读到0.1 mm.8尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：(1)细绳尽可能与板面保细绳尽可能与板面保持平行；持平行；(2)滑轮和车轮灵活；滑轮和车轮灵活；(3)长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致之间的摩擦基本保持一致2021/8/11 星期三6七、误差分析七、误差分析1小车拉着纸带所做
7、的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度能是所测量段的平均加速度2纸带运动时打点不稳定引起测量误差纸带运动时打点不稳定引起测量误差3纸带上计数点间距离测量带来偶然误差纸带上计数点间距离测量带来偶然误差(如距离较小时的测量误差如距离较小时的测量误差)4计数点间距离测量应从所标出的计数点间距离测量应从所标出的0、1、2、3中的中的0点开始，分别测出点开始，分别测出01、02、03之间的距离，然后计算之间的距离，然后计算01、12、23间的距离分别表示间的距离分别表示为为x1、x2、x3，这样可以减小因测
8、量带来的偶然误差，这样可以减小因测量带来的偶然误差5小车运动中所受摩擦力变化产生误差小车运动中所受摩擦力变化产生误差2021/8/11 星期三7 (2010杭州月考杭州月考)在在“研究匀变速直线运动的规律研究匀变速直线运动的规律”的实验的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车做匀变速运动，记录小车做匀变速运动的纸带如图的纸带如图143所示，在纸带上选择所示，在纸带上选择6个计数点个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，其他各点到，相邻两计数点之间还有四个点未画出，其他各点到A点的距离依次点的距离依次是是2.0 cm
9、、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.2021/8/11 星期三8(1)根据学根据学过过的知的知识识可以求出小可以求出小车车在在B点的速度点的速度为为vB_ m/s，CE间间的平均速度的平均速度为为_m/s；(2)以打以打B点点时为计时时为计时起点，建立起点，建立vt坐坐标标系如系如图图144所示，所示，请请在在图图中作出小中作出小车车运运动动的速度与的速度与时间时间的关系的关系图线图线；(3)根据根据图线图线可得小可得小车车运运动动的加速度的加速度为为_m/s2.2021/8/11 星期三9【答案】【答案】(1)0.250.45(2)见解析见解析(3)1.0 2021
10、/8/11 星期三10(1)审题时要注意：审题时要注意：计数点是如何选取的；计数点是如何选取的；长度采用了什么长度采用了什么单位；单位；“距离距离”是哪段距离是哪段距离(2)作作vt图象时，要使尽可能多的点分布在直线上，不在上面的图象时，要使尽可能多的点分布在直线上，不在上面的点尽量平均分配到直线两侧，误差过大的点可不予考虑点尽量平均分配到直线两侧，误差过大的点可不予考虑2021/8/11 星期三11 在在“研究匀研究匀变变速直速直线线运运动动的的规规律律”的的实验实验中，用打点中，用打点计时计时器器记录纸带记录纸带运运动动的的时间时间，计时计时器所用器所用电电源的源的频频率率为为50 Hz，
11、图图145为为小小车带动车带动的的纸带纸带上上记录记录的一些点，在每相的一些点，在每相邻邻两点两点间间都有四个点未画都有四个点未画出，按出，按时间顺时间顺序取序取0、1、2、3、4、5六个点，用米尺量出六个点，用米尺量出1、2、3、4、5点到点到0点的距离如点的距离如图图所示所示(1)小小车车做什么运做什么运动动？(2)若小若小车车做匀做匀变变速直速直线线运运动动，那么当打第，那么当打第3个个计计数点数点时时小小车车的速度的速度为为多少？小多少？小车车的加速度的加速度为为多少？多少？2021/8/11 星期三12【解析】【解析】(1)纸带上打下的点记录了小车的运动情况，计数点间的纸带上打下的点
12、记录了小车的运动情况，计数点间的时间间隔为时间间隔为T0.025 s0.1 s设各相邻点间的距离分别为设各相邻点间的距离分别为x1，x2，x3，x4，x5，则，则x18.78 cm，x27.30 cm，x35.79 cm，x44.29 cm，x52.80 cm，相邻的位移差，相邻的位移差xx2x1x3x2x4x3x5x4，所，所以小车做匀减速直线运动以小车做匀减速直线运动2021/8/11 星期三13【答案】【答案】(1)匀减速直线运动匀减速直线运动(2)50.4 cm/s1.50 m/s2负号表示加速度方向与初速度方向相反负号表示加速度方向与初速度方向相反2021/8/11 星期三14(1)
13、本题还可以分别求出打本题还可以分别求出打1、2、3、4点时小车的瞬时速度，然后点时小车的瞬时速度，然后画出小车运动的画出小车运动的vt图象，由图线的斜率求加速度图象，由图线的斜率求加速度(2)将不易直接测量的物理量将不易直接测量的物理量(加速度加速度a)转化为另一种易测量的物理转化为另一种易测量的物理量量(x或或T)进行测量的方法，称为间接测量法，是物理实验中常用的方进行测量的方法，称为间接测量法，是物理实验中常用的方法除本实验外，还有许多实验用到此方法法除本实验外，还有许多实验用到此方法(3)将足够次数的测量结果的平均值作为待测量的测量值，这样可将足够次数的测量结果的平均值作为待测量的测量值，这样可以减小偶然误差以减小偶然误差 2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16