实验探究小车速度随时间变化的规律

1实验：探究小车速度随时间变化的规律第二章匀变速直线运动的研究龙山高级中学复习：打点计时器可以测量什么物理量？

位移时间

（打点计时器是测量位移与时间的仪器）

位移（用刻度尺测量）；时间（两点的时间间隔为0.02s）通过打点计时器打出的纸带可以间接求什么物理量？可以求两点间的平均速度→一点的瞬时速度→加速度。例导入：实验小车运动是物理学中最简单物体运动，那它的运动的速度随时间变化有什么规律呢？我们可以通过什么方法来研究？通过试验!可以通过打点计时器等实验仪器来探究小车速度随时间变化的规律如何设计实验？

一、实验目的1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。3.测定匀变速直线运动的加速度。二、实验仪器电源，导线，刻度尺钩码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板复写纸片

三、实验原理1.了解打点计时器.(1)一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。(2)纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。

2.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：

如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S=S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。012345S1S2S3S4S5四、实验步骤1.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，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。2.把一条细绳栓在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。3．换上新的纸带，重复实验两次．4.增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。处理纸带舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始,若纸带上点与点之间的距离较小，每五个计时点取一个计数点,依次标号为0，1，2，3，4，5（间隔不再是0.02s）（但要看具体情况灵活选定）；0.10s0.10s过于密集/不清晰的点问题1：怎样分析和选取纸带上的点？处理纸带例：求3这个计数点的速度：

△x4

-△x2v3=v24=———=—————2△t△x24

2△t△t为多少?△x1△x2△x3△x4△x5问题2：如何计算出所取点的瞬时速度？(1)用求平均速度的方法来代替，如何代替？[选择包括该点在内的一段位移（该点最好处在中间时刻位置）Δx，找出对应的时间Δt，用Δx／Δt作为该点的瞬时速度]；

(2)对于选取的两个端点的速度暂时不计算（误差较大）(3)测量各个计数点之间的距离应考虑估位、单位。课堂小结1.选择所打纸带中最清晰的一条，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点看做计时起点。2.选择相隔0.1s,即中间空四个点的时间间隔的若干计数点进行测量，把数据填入表格。3.计算各点的瞬时速度，填入自己设计的表格中。希格斯玻色子，又称“上帝粒子”，是最后一种未被发现的基本粒子，也是解释物质质量之谜的最重要粒子。恩格勒今年81岁，希格斯84岁，两人1964年各自提出了希格斯玻色子理论。数据处理:列表法小车的瞬时速度随时间增大而增大。--0.2010.2800.4320.3550.512同理，可求出其它纸带的情况实验结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……

由纸带求物体运动加速度的方法：⑴用“逐差法”求加速度。

根据S4－S1=S5－S2=S6－S3=3aT2（T为相邻两计数点之间的时间间隔）⑵用v-t图象法：即先根据求出打第n个点时纸带的即时速度，后做出v-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。数据处理:图象法①根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系（图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）②根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律t/sv/(m/s)描绘小车的vIt图各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点.通过图像可以判断小车做匀加速直线运动哪一种方法更好？如何利用vIt图求加速度①取任意两组数据求出Δv和Δt，然后代入求解。②在v—t图象上取一段时间Δt（尽量取大一些），找出Δt对应的Δv，代入求解。（画图时让不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧，就是为了使偏大或偏小的误差尽可能地抵消，所以图象也是减小误差的一种手段，也就是说应该用图象上的点，而不是用实验所得到的数据）△va=——△t△va=——△t0.10.20.30.40.50.6t/so0.100.200.300.40v/(m/s)×××××与纵轴的交点是什么意思？如何求加速度？△t=0.4s△V=？0.2m/s实验结论：小车的速度随时间的增加而均匀增加所以小车做匀加速直线运动五、注意事项1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。2.滑轮不能过高,细绳应与木板平行。3.应考虑复写纸与纸带的位置关系。4.钩码数量不能过多，长木板两端高低相差不能太大。5.小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防止小车从板上掉下来。6.选择一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点（注意计时点与计数点的区别），弄清楚所选得时间间隔T等于多少。7.先启动计时器后放开纸带，随后关闭电源。用计算机描绘V-t图实例探究：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（cm／s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，合理的方法是（）A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B．根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tg求出加速度C．根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度分析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C。答案C［例2］在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细