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1、实验探究小车速度随时间变化的规律实验探究小车速度随时间变化的规律第1页，本讲稿共25页一、实验步骤一、实验步骤二、数据处理的方法二、数据处理的方法二、数据处理的方法二、数据处理的方法三、误差分析三、误差分析三、误差分析三、误差分析四、注意事项四、注意事项五、随堂演练五、随堂演练第2页，本讲稿共25页1 1实验目的实验目的用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律探究小车速度随时间的变化规律2 2进一步熟悉打点计时器的使用及纸带的分进一步熟悉打点计时器的使用及纸带的分析方法析方法3 3会用图象法处理实验数据会用图象法处理实验数据第
2、3页，本讲稿共25页一、实验步骤一、实验步骤1 1如下图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，如下图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路滑轮的一端，连接好电路2 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定上钩码，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在小车的后面打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、
3、导线、交流电源带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源第4页，本讲稿共25页3 3把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就释放小车，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在纸带上打下一列小点4 4换上新的纸带，重复实验两次换上新的纸带，重复实验两次5 5增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验第5页，本讲稿共25页在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：作中有以下实验步骤：A A拉住纸带，将小车移至靠近
4、打点计时器处，先放拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源开纸带，再接通电源B B将打点计时器固定在平板上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路C C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码吊着适当重的钩码D D取下纸带取下纸带E E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动做加速运动F F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔位孔第6页，本讲稿共25页(1)其中错误或遗漏的步骤有其中错误或遗漏的步骤有(
5、遗漏步骤可编上序号遗漏步骤可编上序号G、H)_(2)将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：_.答案：答案：(1)(1)A A中应先通电，再放纸带；中应先通电，再放纸带；D D中中取下纸带前应先断开电源；取下纸带前应先断开电源；补充步骤补充步骤G G：换上：换上新纸带，重复三次；新纸带，重复三次；(2)(2)步骤顺序为：步骤顺序为：EBFCADGEBFCADG第7页，本讲稿共25页二、数据处理的方法二、数据处理的方法1 1选取纸带、确定计数点并进行测量选取纸带、确定计数点并进行测量(1)(1)在三条纸带中选择一条最清晰的纸带在三条纸带中选择一条最清晰的纸带(
6、2)(2)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点点迹，找一个适当的点作计时起点(0(0点点)(3)(3)每每5 5个点个点(相隔相隔0.1 s)0.1 s)取取1 1个计数点进行测量个计数点进行测量(如下图所示，相邻两点中间还有如下图所示，相邻两点中间还有4 4个点未画个点未画出出)第8页，本讲稿共25页(2)(2)设计表格并记录相关数据设计表格并记录相关数据位置编号位置编号 0 01 12 23 34 45 5时间时间t t/s/s0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.5x x/m/mv v/(
7、ms/(ms1 1)第9页，本讲稿共25页3.3.作出小车运动的作出小车运动的v vt t图象图象(1)(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央致分布在坐标平面中央(2)(2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标点的位置坐标(所描的点一般用所描的点一般用“”标明标明)(3)(3)连线：用一条曲线或直线连线：用一条曲线或直线“拟合拟合”这些点这些点仔细观察所描各点的分布情况用一条直线仔细观察所描各点的分布情况用一条直线“拟合拟合”这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点
8、，不这些点，即让所画的直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线较远的点远的点第10页，本讲稿共25页4实验实验结论结论分析小车运动的分析小车运动的v vt图图象象，描述描述小车的运动速度随时间的变化规律小车的运动速度随时间的变化规律如如果果画出的画出的v vt图图象是象是一条一条倾倾斜斜的直线，的直线，说说明明小车做速度小车做速度均均匀变匀变化的直线运动化的直线运动图图象和象和纵纵坐坐标标的交点表示的交点表示开始开始计时时小车的速计时时小车的速度度初初速度速度产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差根据纸带测量的位移
9、根据纸带测量的位移有误差，知根据位移有误差，知根据位移计算的瞬时速度有误计算的瞬时速度有误差差测量各计数点到起始测量各计数点到起始点的距离而不是直接点的距离而不是直接测量相邻计数点间距测量相邻计数点间距离离系统系统误差误差木板的粗糙程度不完木板的粗糙程度不完全相同全相同尽量选用各处粗糙程尽量选用各处粗糙程度均匀的木板度均匀的木板第11页，本讲稿共25页1 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 2先接通电源，等打点稳定后，再释放小车先接通电源，等打点稳定后，再释放小车3 3取下纸带前，先断开电源取下纸带前，先断开电源4 4要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞
10、，当小车到要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它达滑轮前及时用手按住它5 5牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的位移无多大差别，从而使测量误差增大，加速度的大小以能在大小以能在50 cm50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜计数点为宜第12页，本讲稿共25页6要区要区别打点计时器打出的点别打点计时器打出的点与人与人为选为选取取的计数点，一的计数点，一般般在纸带
11、上在纸带上每每五个点五个点取取一个计数点，一个计数点，即即时间间隔为时间间隔为T0.025 s0.1 s要舍掉开要舍掉开头头过过于密集于密集的点，的点，这样这样误差误差小小7在在坐坐标标纸上画纸上画v vt图图象象时，注意时，注意坐坐标轴标轴单位单位长长度度的选的选取要适当取要适当，应应使图线使图线尽量尽量分分布布在在较较大的大的坐坐标标平面平面内内.第13页，本讲稿共25页【跟踪发散跟踪发散】1 11.1.关于用打点计时器关于用打点计时器“探究小车探究小车速度随时间变化的规律速度随时间变化的规律”的实验，以下说法正确的的实验，以下说法正确的是是()A A打点计时器应固定在长木板上靠近滑轮的一
12、端打点计时器应固定在长木板上靠近滑轮的一端B B开始实验时小车应放在靠近打点计时器的位置开始实验时小车应放在靠近打点计时器的位置C C应先启动打点计时器，待打点稳定后再释放小车应先启动打点计时器，待打点稳定后再释放小车D D牵引小车的钩码质量越大越好牵引小车的钩码质量越大越好答案：答案：BC第14页，本讲稿共25页1 1“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打的实验中，使用电磁打点计时器点计时器(所用交流电的频率为所用交流电的频率为50 Hz)50 Hz)，得到如下图，得到如下图所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未
13、画出来，下列表述正确的是还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A A实验时应先放开纸带再接通电源实验时应先放开纸带再接通电源B B相邻两个计数点间的时间间隔为相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s0.1 sC C从纸带可求出计数点从纸带可求出计数点B B对应的速率对应的速率D D相邻两个计数点间的时间间隔为相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s0.02 s答案：答案：BCBC第15页，本讲稿共25页A A实验时应先放开纸带再接通电源实验时应先放开纸带再接通电源B B相邻两个计数点间的时间间隔为相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s0.1 sC C从纸带可求出计数点从纸带可求出计数点B B对
14、应的速率对应的速率D D相邻两个计数点间的时间间隔为相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s0.02 s答案：答案：BCBC第16页，本讲稿共25页答案：答案：C C第17页，本讲稿共25页A电电磁磁打点计时器打点计时器是只能是只能记录时间记录时间而而不不能能记录记录位移的位移的仪仪器器B若若电电源源频率频率f50 Hz，则，则每每相邻的两个计数点之相邻的两个计数点之间的时间间隔为间的时间间隔为0.1 sC打打B点时运动点时运动物体物体的速度的速度v vB0.20 m/sD本本实验实验也可以采也可以采用电用电火花火花计时器计时器答案：答案：BDBD第18页，本讲稿共25页5(2010广广东东理
15、理综综)下图下图是是某同学在做匀变速直线运动实某同学在做匀变速直线运动实验中验中获获得的一条纸带得的一条纸带(1)已知已知打点计时器电打点计时器电源源频率为频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点，则纸带上打相邻两点的时间间隔为的时间间隔为_(2)A、B、C、D是是纸带上四个计数点，纸带上四个计数点，每每两个相邻计数点两个相邻计数点间有四个点间有四个点没没有画出有画出从从图中图中读读出出A、B两点间两点间距距x_；C点对点对应应的速度的速度是是_(计算计算结结果保果保留留三位有三位有效效数数字字)答案：答案：(1)0.02 s(1)0.02 s(2)0.68(2)0.68 0.72 cm0.72
16、cm0.100 m/s0.100 m/s第19页，本讲稿共25页(1)根根据学过的据学过的知知识识可以求可以求出小车在出小车在B点的速度为点的速度为v vB_m/s.CE间的间的平均平均速度为速度为_m/s；(2)以以打打B点时为计时点时为计时起起点，点，建立建立v vt坐坐标标系系如下图所示如下图所示请请在图中在图中作作出小车运动的速度出小车运动的速度与与时间的时间的关系关系图线图线；第20页，本讲稿共25页(3)(3)根据图线可得小车运动的加速度为根据图线可得小车运动的加速度为_m/s_m/s2 2.第21页，本讲稿共25页打点计时器纸带分析打点计时器纸带分析x6x5x4x3x2x1x=a
17、T2 逐差法求加速度逐差法求加速度x4-x1=x4 x3+x3 x2+x2-x1=3a1T2x5-x2=3a2T2x6-x3=3a3T2a=(a1+a2+a3)3=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)(3T)2逐差法的实质是将逐差法的实质是将纸带分为两大段处理。纸带分为两大段处理。第22页，本讲稿共25页下图为某同学在做下图为某同学在做“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验中，的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的位移大小分别用纸带上两相邻计数点的位移大小分别用s s1 1、s s2 2、s
18、s3 3、s s4 4、s s5 5、s s6 6表示，相邻计数点的时间间隔为表示，相邻计数点的时间间隔为T T，则小车运动的加，则小车运动的加速度计算表达式为速度计算表达式为_（用符号表示，不需加单位）（用符号表示，不需加单位）.第23页，本讲稿共25页利用图中所示的装置可以研究自由落利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落。打点计时器会在纸带上打重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。出一系列的小点。（1）为了测得重物下落的加速度，还需）为了测得重物下落的
19、加速度，还需要的实验器材有要的实验器材有_ _。（填入正确选项。（填入正确选项前的字母）前的字母）A天平天平 B秒表秒表 C米尺米尺（2）若实验中所得到的重物下落的加速）若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：可能引起此误差的原因：_ _。第24页，本讲稿共25页在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz50 Hz，记录小车，记录
20、小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择运动的纸带如图所示，在纸带上选择0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5的的6 6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”0”计数点对齐计数点对齐.、由图、由图可以可以读读出三个计数点出三个计数点1、3、5跟跟0点的点的距离填入距离填入下下列列表表格格中中.距离距离d1d1d2d2d3d3测量值测量值/cm/cm、计算小车、计算小车通通过计数点过计数点“2”的的瞬瞬时速度时速度v2=_ _ m/s.、小车的加速度、小车的加速度是是a=_ _ m/s2.第25页，本讲稿共25页