實驗:探究小車速度隨時間變化的規律
【實驗原理】
1.打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,它接在頻率為50Hz的交流電源上使用時,每隔0.02秒打一次點,因此,紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置。通過研究紙帶上點跡間的距離,就可以確定物體的運動情況。
2.設物體做勻加速直線運動,根據勻變速直線運動規律有:一段時間內的平均速度等於這段時間中間時刻的瞬時速度,即用
Vc為BD時間中點C點的速度,如下圖所示
求出各點(或計數點)的瞬時速度,把得到的瞬時速度值連同對應的時刻標在v-t圖象上,圖象是一條傾斜的直線,直線的斜率等於加速度的大小。
(逐差法求加速度是一種重要的方法,高一這個階段先把這個問題先了解,後面再進一步學習。)
【實驗器材】
電火花計時器(或電磁打點計時器)、導線、墨粉紙(或複寫紙)、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、交流電源
【實驗步驟】
1.如圖所示,把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,並使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路.
2.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過滑輪,下邊掛上鉤碼,把紙帶穿過打點計時器,並把紙帶的一端固定在小車的後面.
3.把小車停在靠近打點計時器處,接通電源後,釋放小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一列小點.
4.換上新的紙帶,重複實驗兩次.
5.增減所掛鈎碼,按以上步驟再做兩次實驗.
例:在探究小車速度隨時間變化規律的實驗中,按照實驗進行的先後順序,將下述步驟的代號填在橫線上________.
A.把穿過打點計時器的紙帶固定在小車後面
B.把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端,並連好電路
C.換上新的紙帶,再重做兩次
D.把長木板平放在實驗桌上,並使滑輪伸出桌面
E.使小車停在靠近打點計時器處,接通電源,放開小車,讓小車運動
F.把一條細線拴在小車上,細線跨過定滑輪,下邊吊著合適的鉤碼
G.斷開電源,取出紙帶
DBAFEGC
【數據處理】
1.表格法
(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在後面便於測量的地方找一個點,作為計數始點,以後依次每五個點取一個計數點,並標明0、1、2、3、4…如圖所示.
(2)依次測出01、02、03、04…之間的距離x1、x2、x3、x4…,填入表中.
2.圖象法
(1)在坐標紙上建立直角坐標系,橫軸表示時間,縱軸表示速度,並根據表格中的數據在坐標系中描點.
(2)畫一條直線,讓這條直線通過儘可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側,偏差比較大的點忽略不計,如圖所示為某次實驗得到的圖象:
(3)觀察所得到的直線,分析物體的速度隨時間的變化規律.
(4)據所畫v-t圖象求出小車運動的加速度
在圖像中任選兩點,用「兩點法」求直線的斜率即為小車的加速度,