2.1探究小车速度随时间变化规律

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1实验:探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1.进一步练习使用打点计时器.2.利用v­t图象处理数据,并据此判断物体的运动性质.3.能根据实验数据求加速度.二、实验原理1.测n点的瞬时速度:vn=xn+xn+12T,即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替并填入表格.2.用描点法作出小车的v­t图象,根据图象的形状判断小车的运动性质.3.利用v­t图象斜率求出小车的加速度.(本实验都需要直接测什么?)三、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.(那些器材用来测量?测量什么?)四、实验步骤1.放木板、定计时器、连电路: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滑轮的一端,连接好电路.图2­1­12.拴车挂码、穿纸袋: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在小车的后面.3.先通电后放车: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,打点计时器就在纸带上打下一列小点.4.关闭电源.5.增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验.五、数据处理1.表格法(1)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点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4、…,如图2­1­2所示.图2­1­2(2)依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…,填入表中.位置123456x1x2x3x4x5x6长度0~21~32~43~54~6各段长度时间间隔v/(m·s-1)(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为:v1=x22T、v2=x3-x12T、v3=x4-x22T、v4=x5-x32T、….将计算得出的各点的速度填入表中.(4)根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律.2.图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图2­1­3所示.四、注意事项1.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.2.先接通电源,等打点稳定后,再释放小车.3.打点完毕,立即断开电源.4.选取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(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒.5.要防止钩码落地,避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前及时用手按住.6.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取一个计数点,即时间间隔为t=0.02×5s=0.1s.7.在坐标纸上画v­t图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.参与问题1实验过程与实验操作在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,按照实验进行的先后顺序,将下述步骤的代号填在横线上.A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,并连好电路C.换上新的纸带,再重做两次D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动F.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码G.断开电源,取出纸带【答案】DBAFEGC参与问题2利用v­t图象求加速度在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图2­1­4所示给出了从0点开始,每5个点取一个计数点的纸带,其中0,1,2,3,4,5,6都为计数点.测得:x1=1.40cm,x2=1.90cm,x3=2.38cm,x4=2.88cm,x5=3.39cm,x6=3.87cm.那么:图2­1­4(1)在计时器打出点1,2,3,4,5时,小车的速度分别为v1=cm/s,v2=cm/s,v3=cm/s,v4=cm/s,v5=cm/s.(2)在图2­1­5所示的平面直角坐标系中作出速度—时间图象.图2­1­5(3)分析小车运动速度随时间变化的规律.【解析】(1)由题意可知,两相邻的计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s,对应各点速度分别为v1=x1+x22T=1.40+1.902×0.1cm/s=16.50cm/sv2=x2+x32T=1.90+2.382×0.1cm/s=21.40cm/sv3=x3+x42T=2.38+2.882×0.1cm/s=26.30cm/sv4=x4+x52T=2.88+3.392×0.1cm/s=31.35cm/sv5=x5+x62T=3.39+3.872×0.1cm/s=36.30cm/s.(2)利用描点法作出v­t图象如图所示.(3)小车运动的v­t图象是一条倾斜向上的直线,说明速度随时间均匀增加,它们呈“线性关系”.图象法处理数据时的两点注意1.作图时,要用平滑曲线将这些点连起来,要让尽可能多的点分布在线上,不在线上的点均匀分布在直线两侧,离线较远的点删去,注意不可用折线连接.2.利用v­t图象求加速度时,应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率,即加速度.不能采用量出点线的倾斜角,然后求出其正切值的方法来计算加速度,因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关.结束

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