實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)

探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；

2.會(huì)用平均速度求解瞬時(shí)速度；

3.會(huì)利用v-t圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)原理

1.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的信息，用中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度近似等于與其相鄰兩點(diǎn)間平均速度的方法求出瞬時(shí)速度。

2.用描點(diǎn)法做出小車(chē)的v-t圖像，根據(jù)圖象的形狀判斷小車(chē)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。若所得圖像是一條傾斜的直線(xiàn)則表明小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)器材

電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）、學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、墨粉紙盤(pán)（復(fù)寫(xiě)紙）、紙帶、帶有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。

實(shí)驗(yàn)步驟

1.把帶有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在小車(chē)上，再把小車(chē)用一根輕繩連接，跨過(guò)定滑輪與鉤碼連接，使小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。

注意：滑輪必須凸出桌子的邊緣，以防止繩子與桌子的邊緣摩擦產(chǎn)生阻力影響實(shí)驗(yàn)。

2.連接好電路，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后釋放小車(chē)，讓小車(chē)在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上留下一串點(diǎn)，立即關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

注意：必須先打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再釋放物體。

3.換上新紙帶，重復(fù)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)兩次。

4.增減所掛鉤碼，按照上述步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。

數(shù)據(jù)處理與分析

1.紙帶的選取

從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍去開(kāi)始處一些密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)來(lái)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)。

注意：為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間間隔，即T=5×0.02s=0.1s。

2.采集數(shù)據(jù)的方法

如圖所示，一般不是直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，而是先測(cè)量出每個(gè)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)之間的距離，再計(jì)算出相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。

3.速度的計(jì)算方法

各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度用該點(diǎn)兩側(cè)的點(diǎn)間的平均速度來(lái)代替。即……,其中開(kāi)始點(diǎn)左側(cè)沒(méi)有點(diǎn)了，并且0,1兩點(diǎn)相距很近，所以開(kāi)始點(diǎn)的速度可以近似的認(rèn)為是。

4.設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)

將計(jì)算的數(shù)據(jù)填入下表中標(biāo)有的一行。同理，計(jì)算增減鉤碼后兩次實(shí)驗(yàn)的速度，分別填入表中標(biāo)有和的兩行。

5.做出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像

（1）在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)。

（2）畫(huà)一條直線(xiàn)，讓這條直線(xiàn)通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻的分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)。如圖所示。

注意：如果有些點(diǎn)難以落在直線(xiàn)上，應(yīng)該使它們大致均勻地分布在直線(xiàn)兩側(cè)。這樣圖像就更符合實(shí)際的規(guī)律。

誤差分析

1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。

2.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差。

3.做v-t圖像時(shí)，單位選擇不合適或者人為作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。

注意：選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集的部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)（區(qū)分計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)），弄清楚所選的時(shí)間間隔T是多少。要區(qū)分出計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T(mén)=5×0.02s。

要防止鉤碼落地，避免小車(chē)與滑輪相碰，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前要用手按住。

在坐標(biāo)紙上畫(huà)v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖像分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。