实验一探究小车速度随时间变化的规律.docVIP

. . 第一节　探究小车速度随时间变化的规律 【实验基础知识】 一、实验原理与操作 1.两种打点计时器 (1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 (2)工作条件eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：6 V以下,　交流电源,电火花计时器：220 V交流,　电源)) 2．判断物体是否做匀变速直线运动的方法 设x1、x2、x3、x4…为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝常数，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。 3．注意事项 (1)平行：纸带和细绳要和木板平行。 (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带。 (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 (4)减小误差：小车的加速度要适当大些，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。 二、数据处理与误差分析 1．实验数据的处理 (1)由纸带求物体运动速度：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T)。 (2)利用纸带求物体加速度 ①逐差法：根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔)，求出a1＝eq \f(x4－x1,3T2)，a2＝eq \f(x5－x2,3T2)，a3＝eq \f(x6－x3,3T2)，再算出a1、a2、a3的平均值a＝eq \f(a1＋a2＋a3,3)＝eq \f(1,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x4－x1,3T2)＋\f(x5－x2,3T2)＋\f(x6－x3,3T2)))＝eq \f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2)，即为物体的加速度。 ②图像法：如图实Ⅰ－1所示，以打某计数点时为计时起点，利用vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T)求出打各点时的瞬时速度，描点得v-t图像，图像的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。 2．误差分析 (1)偶然误差： ①纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差。 ②用作图法做出的v-t图像并不是一条直线。为此在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。 (2)系统误差： 纸带运动时摩擦不均匀，打点不稳定引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的交流电源的电压及频率。 3．注意事项 (1)纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。 (2)准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏，而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 【典型例题分析】 考点一　实验原理与操作 　研究小车匀变速直线运动的实验装置如图实甲所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。 (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是：________。(用字母填写) (2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______s； (3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________； (4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________。 [答案]　(1)DCBA　(2)0.1 (3)eq \f(s4＋s5,2T)　(4)eq \f(s6＋s5＋s4－s3－s2－s1,9T2) 1．(2018·合肥检测)某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动。eq \x(导学号 实验步骤如下： A．安装好实验器材 B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点 C．测出x1、x2、x3… 结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务： (1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列仪器和器材中，必须使用的有________。(填选项代号) A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．停表 D．刻度尺 E．天平 F．重锤 G．弹簧测力计 (2)如果小车做