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1、一、实验目的一、实验目的(1)(1)利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。(2)(2)能画出小车运动的能画出小车运动的vt图像，并根据图像求加速度。图像，并根据图像求加速度。2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通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动 状况。状况。3匀变速直线运动的判断匀变速直线运动的判断看任意相邻相等时间内的位移之差是否相等来判断物体看任意相邻相等时间内的位移之差是否相等来判断物体是否做匀变
2、速直线运动，即可利用纸带打出的点，若是否做匀变速直线运动，即可利用纸带打出的点，若s6s5s5s4s4s3aT2，则做匀变速直线运动。，则做匀变速直线运动。三、实验器材三、实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。复写纸片。四、实验步骤四、实验步骤(1)把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，把滑轮伸出桌把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把面，把打点计时器固定在长木板上没有
3、滑轮的一端，并把打点计时器连接在电源上。打点计时器连接在电源上。图实图实13(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并合适的钩码。把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的一端固定在小车的后面。把它的一端固定在小车的后面。(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，等打点把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，等打点计时器打点稳定后，放开小车。换上新纸带，重复实计时器打点稳定后，放开小车。换上新纸带，重复实验验3次。次。(4)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一从几条纸带中选择一条比
4、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一个计数点，确定好计数始点，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点的点的距离距离d，记录并填入表中。，记录并填入表中。位置编号位置编号0123456时间时间t/sd/mx/mv/(ms1)(5)计算出相邻的计数点之间的距离计算出相邻的计数点之间的距离s1、s2、s3(6)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度计算出各计
5、数点时速度计算出各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填的瞬时速度，填入上面的表格中。入上面的表格中。(7)增减所挂钩码数，再做两次实验。增减所挂钩码数，再做两次实验。五、数据处理五、数据处理1由实验数据得出由实验数据得出vt图像图像(1)根据表格中的根据表格中的v、t数据，在直角坐标系数据，在直角坐标系 中仔细描点。中仔细描点。 图实图实14(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直作一条直线，使同一次实验得到的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，线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的这条直线就是本次实验的vt图线，它
6、是一条倾斜的直图线，它是一条倾斜的直线如图实线如图实14所示。所示。2由实验得出的由实验得出的vt图像进一步得出小车运动的速度图像进一步得出小车运动的速度 随时间变化的规律。随时间变化的规律。 有两条途径进行分析：有两条途径进行分析：(1)直接分析图像的特点得出，小车运动直接分析图像的特点得出，小车运动 的的vt图像是一条倾斜的直线，如图图像是一条倾斜的直线，如图 图实图实15 实实15所示，当时间增加相同的值所示，当时间增加相同的值t，速度也会，速度也会 增加相同的值增加相同的值v，由此得出结论：小车的速度随时，由此得出结论：小车的速度随时 间均匀变化。间均匀变化。(2)通过函数关系进一步得
7、到，既然小车的通过函数关系进一步得到，既然小车的vt图像是一条倾斜图像是一条倾斜的直线，那么的直线，那么v随随t变化的函数关系式为变化的函数关系式为vktb，显然，显然v与与t成成“线性关系线性关系”，小车的速度随时间均匀变化。，小车的速度随时间均匀变化。六、注意事项六、注意事项(1)交流电源的电压及频率要符合要求。交流电源的电压及频率要符合要求。(2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振 针的高度和更换复写纸。针的高度和更换复写纸。(3)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。(4)先接通
8、电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。止运动时及时断开电源。(5)要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮前及时用手按住它。前及时用手按住它。(6)牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸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，而使各段位移无多带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。长的纸带上清
9、楚地取得六、七个计数点为宜。(7)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在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，即时间间隔为纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s。(8)要多测几组，尽量减小误差。要多测几组，尽量减小误差。(9)描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，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。用细铅笔认真描点。七、误差分析七、误差分析(1)根据纸带测量的位移有误差。根据纸带测量的位移有误差。(2)电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。电源频率不稳定，造成相邻两
10、点的时间间隔不完全相等。(3)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。(4)用作图法，作出的用作图法，作出的vt图像并不是一条直线。图像并不是一条直线。(5)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度 只能是所测量段的平均加速度。只能是所测量段的平均加速度。八、实验改进八、实验改进 钩码带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影钩码带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直响，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直线运动，因此可用阻力小的气垫导轨替代长木板
11、，用频闪线运动，因此可用阻力小的气垫导轨替代长木板，用频闪照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于电源照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提高实验的精确度。高实验的精确度。例例1(2011广东高考广东高考)图实图实16是是“研究匀变速直线运研究匀变速直线运动动”实验中获得的一条纸带，实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和和 E 为纸为纸带上六个计数点。加速度大小用带上六个计数点。加速度大小用 a 表示。表示。 图实图实16(1)OD 间的距离为间的距离为_cm。(2)如图实
12、如图实17是根据实验数据绘出的是根据实验数据绘出的 st2 图线图线( s为各为各计数点至同一起点的距离计数点至同一起点的距离)，斜率表示，斜率表示_，其大小为，其大小为_ m/s2(保留三位有效数字保留三位有效数字)。 图实图实17例例2某同学用图实某同学用图实18所示装置测量重力加速度所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为所用交流电频率为50 Hz。在所选纸带上取某点为。在所选纸带上取某点为0号号计数点，然后每隔两个计时点取一个计数点，所有测计数点，然后每隔两个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图实量数据及其标记符号如图实19所示。所示。图实图实18图实图实19从数据处理方
13、法看，在从数据处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，对实中，对实验结果起作用的：方法验结果起作用的：方法A中有中有_；方法；方法B中有中有_。因此，选择方法。因此，选择方法_(A或或B)更合理，这更合理，这样可以减少实验的样可以减少实验的_(系统或偶然系统或偶然)误差。本实验误差。本实验误差的主要来源有误差的主要来源有_。(试举出试举出两条两条)。答案答案s1、s6s1、s2、s3、s4、s5、s6B偶然阻力不偶然阻力不恒定、交流电频率不稳定等恒定、交流电频率不稳定等例例3某校研究性学习小组的同学用如图实某校研究性学习小组的同学用如图实110甲所甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运
14、动时的加速度。实验示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；把滴水计过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴滴一滴(以滴水计时以滴水计时器内盛满水为准器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在
15、浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带，用端时立即将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是刻度尺量出相邻点之间的距离是s011.40 cm，s122.15 cm，s232.91 cm，s343.65 cm，s454.41 cm，s565.15 cm。试问：。试问：图实图实110(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的滴水计时器的原理与课本上介绍的_原理类似。原理类似。(2)由纸带数据计算可得计数点由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度所代表时刻的瞬时速度v4_ m/s，小车的加速度，小车的加速度a_ m/s2。(结果均结果均保留保留2位有效数字位有效数字)答案答案(1)打点计时器打点计时器(2)0.200.19
高三物理备考复习 第一章实验一研究匀变速直线运动课件 新人教版（广东专版）
