《实验：探究小车速度随时间变化的规律》匀变速直线运动的研究PPT

第一部分内容：实验目的

1．巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。

2．学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，学会用v­t图像处理实验数据。

3．探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。

实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。

2．用v­t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v­t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v­t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是随时间均匀变化的。

实验器材

打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。

实验步骤

1．如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长铝板没有滑轮的一端，连接好电路。

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。

3．把小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，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行小点，随后立即关闭电源。

4．换上新纸带，重复实验三次。

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实验探究小车速度随时间变化的规律PPT，第二部分内容：数据处理

1．测量并记录数据

(1)从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点(0点)，每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量，如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。

(2)分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、…。

(3)用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度，即vn＝xn＋xn＋12T。例如，图中计数点4的速度v4＝x4＋x52T。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度填入表格中。

2．作出v­t图像分析运动规律

(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，不在直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，如图所示。

(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。

(4)根据v­t图像求出小车运动的加速度a＝ΔvΔt。

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实验探究小车速度随时间变化的规律PPT，第三部分内容：考点学习

考点一   实验原理与操作

[典例1]　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作的实验步骤如下，找出错误或遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号F、G、…)：

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长木板上，并接好电路

C．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

D．取下纸带

E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

[对点训练]

1．某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。

(1)图中仪器A叫做________打点计时器，使用220 V________

(填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。

(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤：

A．松开纸带让小车带着纸带运动

B．穿好纸带

C．把打点计时器固定好

D．接通电源进行打点

以上步骤的正确顺序是____________。

考点二  数据处理和误差分析

[典例2]　(2018•山东6月合格考)在利用打点计时器研究小车做匀变速直线运动特点的实验中，某同学得到一条点迹清晰的纸带，选取便于测量的部分进行研究，把计时起点标为0，往后再每隔4个点标定一个计数点，分别标以1、2、3、4、5、6、7，如图所示。

(1)已知相邻两计数点之间的时间间隔为T,1、2两点之间的距离为x2,2、3两点之间的距离为x3，则打下计数点2时小车的瞬时速度为________。

(2)该同学根据测量数据计算出小车的速度并记入表中。请在图中的坐标纸上，根据表中数据作出小车运动的v­t图像；由图像可求得小车加速度的大小a＝________m/s2。

[关键点拨]

数据处理的规范要求

(1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T。

(2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。

(3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。

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