2022年高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件PPT

实验(2):探究小车速度随时间变化的规律 一、实验原理图二、基本实验要求1.实验目的:(1)探究小车速度随时间变化的规律。(2)测出小车做匀变速直线运动时的加速度。2.实验原理:利用打点计时器在纸带上打出的一系列的点,以探究小车速度随时间变化的规律。3.实验器材:电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、学生电源、复写纸等。 4.实验步骤:(1)按照实验原理图装置实验,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。(2)把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂合适的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。(3)把小车停靠在打点计时器处,接通电源,放开小车。小车在拖着纸带运动的同时,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,断开电源,更换新纸带,重复实验三次。(4)选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 5.数据处理:(1)舍掉纸带开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后每5个点取一个计数点(如果点迹间隔比较小的话),标上1、2、3…测出位移x1、x2、x3…(如图)。(2)计算相邻相等时间内的位移差Δx1=x2-x1、Δx2=x3-x2、Δx3=x4-x3…如果它们在允许的误差范围内相等,则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。 (4)物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4…若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…则说明物体在相等时间内速度的增量相等,说明物体做匀变速直线运动,即a=。(5)利用v-t图象求a:求出1、2、3、4、5、6各点的即时速度,画出v-t图线(如图),图线的斜率就是加速度a。 6.注意事项:(1)纸带、细绳要和木板平行。(2)实验中应先接通电源(交流电源的电压及频率要符合要求),后让小车运动;实验完毕应先断开电源。后取纸带。(3)在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞。(4)不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(即先统一量出各计数点到起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 考点1考点2实验仪器与操作典例3利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律,所需的仪器与操作正确的是()A.学生电源、导线、电火花计时器、小车、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸B.导线、电磁打点计时器、小车、钩码、一端带有定滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸C.实验前需要平衡小车受到的阻力;长木板也不能一端高、一端低D.应选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验答案解析解析关闭使用电火花计时器时不能使用学生电源,电磁打点计时器需要学生电源,选项A、B错误;实验过程中,长木板不能侧向倾斜防止侧滑,但一端高一端低对实验结论没有影响,只是测出的加速度不同而已,实验研究小车速度随时间变化的规律,不需要平衡摩擦力,C项错误;长木板各处平整程度、光滑程度应相同,D选项正确。答案解析关闭D 考点1考点2实验数据的处理典例4在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接220V、50Hz交流电源。(1)设电火花计时器的周期为T,计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=; 考点1考点2(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应的时刻为t=0,试在下图所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图象,并利用该图象求出物体的加速度a=m/s2; 考点1考点2(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析:(1)利用“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”求F点的速度,可得vF=; 考点1考点2(2)用描点法作出v-t图象如图所示, 考点1考点2画v-t图象时,当用平滑的直线拟合各点时,不在直线上的各点尽可能分布在直线两旁,以减小测量的偶然误差。(3)电网中交变电流的电压变化,并不改变电火花计时器的周期,故测量值与实际值相比不变。