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第1节 实验:探究小车速度随时间变换的规律

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计和停表。

(2)根据实验的步骤,正确的顺序应为DBFAEGC。 答案 (1)弹簧测力计、停表 (2)DBFAEGC

[针对训练1] 如图甲所示的(图中长铝板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置,现用该装置完成“探究小车速度随时间变化的规律”。

(1)图乙中的实验照片是否有实验错误、不合理或不必要之处?若存在问题,请指明问题所在。

(2)下列哪些措施能有助于减小实验的误差 。 A.选用输出电压稳定性更佳的恒定电源 B.选用输出电压变化周期更稳定的交流电源 C.调节滑轮高度,使拉线与长铝板平行 D.实验中满足槽码质量m远小于小车的质量M E.实验前先平衡小车与铝板间的摩擦力

解析 (1)照片A:实验有错误之处,选用蓄电池作为电源。照片B:实验有不合理之处,小车起始点离打点计时器过远。

(2)选用输出电压稳定性更佳的恒定电源,打点计时器不能计时,A错误;选用输出电压变化周期更稳定的交流电源可使打点周期稳定,减小误差,B正确;调节滑轮高度,使拉线与长铝板平行,可减小误差,C正确;测定小车的速度不需要满足槽码的质量m远小于小车的质量M,也不需要实验前先平衡小车与铝板间的摩擦力,D、E错误。

答案 (1)见解析 (2)BC

要点2 实验数据处理

[例2] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示为记录小车运动情况的一条纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。

(1)计算D、C、B各点的瞬时速度,vD= m/s,vC= m/s,vB= m/s。

(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-t图像,并根据图像求出a= 。

解析 (1)若时间较短,平均速度可以代替某点的瞬时速度。D点的瞬时速度 xCE105.60-27.60vD=2T= cm/s=390 cm/s=3.90 m/s

2×0.1C点的瞬时速度

xBD60.30-7.50vC=2T= cm/s=264 cm/s=2.64 m/s

2×0.1B点的瞬时速度

xAC27.6vB== cm/s=138 cm/s=1.38 m/s

2T2×0.1

(2)由(1)中数据作出小车的v-t图像如图所示,

由图线的斜率可求得它的平均加速度 Δv2.52

a=Δt=0.2 m/s2=12.6 m/s2

答案 (1)3.90 2.64 1.38 (2)图见解析 12.6 m/s2 方法凝炼 由纸带求加速度的方法

如图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5、…所对应的速度分别是v1、v2、v3、v4、v5、…,T为计数点间的时间间隔。

(1)图像法

由多组数据描绘出v-t图像,v-t图像中直线的斜率即为物体运动的加速度。此法有利于减小偶然误差,并能剔除误差较大的数据。 (2)平均值法

v2-v1v3-v2v4-v3vn+1-vna1=T,a2=T,a3=T,…,an=T。 求加速度的平均值 a1+a2+…+ana=

n

(v2-v1)+(v3-v2)+…+(vn+1-vn)vn+1-v1

=nT。

nT

从结果看,真正参与运算的只有v1和vn+1,中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用,一般不用此方法。

[针对训练2] 某同学利用图(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器,释放物块,物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。

根据实验数据分析,回答下列问题:

(1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为 m/s。在打出D点时,物块的速度大小为 m/s;(保留2位有效数字) (2)物块的加速度大小为 m/s2。(保留2位有效数字)

解析 (1)根据纸带上某点的瞬时速度等于一小段时间内的平均速度,所以 xAC0.046 1+0.065 9vB=2T= m/s=0.56 m/s,

0.2xCE0.086 1+0.106 1vD=2T= m/s=0.96 m/s。

0.2

vD-vB

(2)根据a=2T,代入数据整理可得a=2.0 m/s2。 答案 (1)0.56 0.96 (2)2.0

1.(多选)下列关于打点计时器的说法中正确的是( )

A.电磁打点计时器是利用振针上下振动,通过复写纸在纸带上留下一行小点 B.电火花计时器是利用火花放电的原理来工作的

C.我国中学实验室中的打点计时器直接接到实验台上的插座上使用,这种打点计时器是电磁打点计时器

D.从减小纸带运动中所受阻力的角度考虑,选电火花计时器较电磁打点计时器好 解析 根据电磁打点计时器和电火花计时器的构造知,选项A、B正确;电火花计时器由于利用的是火花放电的原理来工作的,使用时摩擦较电磁打点计时器的小,选项D正确;我国使用的是220 V交流电,所以直接接到实验台上的插座上

第1节 实验:探究小车速度随时间变换的规律

计和停表。(2)根据实验的步骤,正确的顺序应为DBFAEGC。答案(1)弹簧测力计、停表(2)DBFAEGC[针对训练1]如图甲所示的(图中长铝板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置,现用该装置完成“探究小车速度随时间变化的规律”。甲(1)图乙中的实验照片是否有实验错误、不合理或不必要之处?若存在问题
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