二匀变速直线运动研究.docVIP

第二章 匀变速直线运动的研究 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 知识点一 实验研究 实验目的 进一步练习打点计时器的使用，织带数据处理和测量瞬时速度的方法。 利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。 实验原理 根据打出的纸带，求出多个点得瞬时速度，再作v-t图象，分析v与t的关系。 实验器材 打点计时器、纸带、刻度尺、导线、学生电源、小车、钩码、附有滑轮的长木板、细绳。 实验步骤 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。 把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后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。 把小车停在打点计时器处，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列小点，换上新纸带，重复实验三次。 知识点二 实验数据的处理 纸带的选取 从三条纸带上选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。为计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间间隔，即T=0.1s 采集数据的方法 如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个计数点到计时零点的距离x1、x2、x3、x4…然后再计算出相邻的两个计数点的距离。 ,。 0 1 2 3 4 5 △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 0 x1 x2 x3 x4 x5 x/cm 速度的计算方法 各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即 ,…（△t为相邻两个计数点之间的时间间隔） 将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中： 计数点位置编号n 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相邻两计数点 间的距离s/m 对应计数点的 速度v/(m·s-1) 知识点三 作出v—t图象 坐标系的建立 以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据表中v—t的数据，在坐标系中描点，找出点的 分布规律。 图象的描绘 在描绘图象时，由于实验误差的存在，所描出的点不可能完全在一条直线上。描绘图象要尽量描绘处这些点的分布的“平均”位置，即分布在两侧的点得数量及到图象的平均垂直距离大体相同。用平滑曲线或直线将数据点的平均位置描出来，偏离图线距离太大的点应舍掉。 注意：①坐标轴上的标度应结合表中数据合理选取，使图象美观大方、便于观察。 ②若图象与纵轴有交点，则交点表示0时刻小车的速度；若与横轴有交点，说明计时开始一段时间后，小车才开始运动。 ③图象斜率的物理意义得k=△v/△t=a。 知识点四 注意事项 开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 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。 要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮处之前及时用手按住它。 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，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。 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T=0.02×5s=0.1s。 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。 典型例题对试验方法的理解 例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的试验中，是用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况。某同学做此实验时步骤如下： A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，在接通电源。 B.将打点计时器固定在长木板上，并接好电路。 C.把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码 D.小车停止运动后，直接取下纸带。 E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。 F.换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理。 其中错误或遗漏的步骤有： （1） ； （2） 。 将从以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面的横线上。 。 实验数据的处理 例2 在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下 计数点