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文檔簡介
銜接點05實驗:測量紙帶的平均速度和瞬時速度初中階段高中階段1.會使用刻度尺測量路程。2.會使用停表。3.能夠根據測量數據求解物體運動的平均速度。1.能建立加速度的概念,能從物理學的視角觀察實驗現象,并能正確分析小車運動的加速度。2.理解vt圖像的含義,能用實驗數據描繪vt圖像,能根據圖像分析速度隨時間的變化特點以及加速度的特點。初中物理高中物理異同點測量平均速度測量瞬時速度初中物理中是測量物體的平均速度,原理方法就是測出物體在某段時間內通過的路程和所用的時間,二者求比值,用到的測量儀器主要是刻度尺和停表,數據處理上主要利用的是列表法求出物體的平均速度,進而判斷物體的運動形式。而高中物理中探究小車速度隨時間變化規(guī)律的這個實驗,從本質上來說,也是測量小車的平均速度大小,但是由于用到的計時儀器是打點計時器,打點的時間間隔僅僅是0.02s,時間很短,所以可以把某個時間平均速度當做是某個位置點的瞬時速度,這是它和初中物理中測物體平均速度這個實驗的第一點不同;第二點不同就是測量時間的儀器不是停表了,二是打點計時器,更加精確;第三點不同就是數據的處理除了利用列表法以外,還采用了圖像法,通過描點的方式作出小車的vt圖像,通過圖像可以更加直觀的了解小車的運動形式。實驗測量物體運動的平均速度1.實驗目的:用刻度尺和停表測小車的平均速度。2.實驗原理:v=eq\f(s,t).3.測量的物理量:路程s和時間t。實驗時用刻度尺測出小車通過的路程,用停表測出小車通過這段路程所用的時間,用公式v=s/t計算出小車在這段路車的平均速度。4.實驗裝置圖:5.實驗器材:長木板、木塊、小車、刻度尺、停表、金屬片6.實驗步驟:(1)把小車放在斜面頂端,金屬片放在斜面底端,用刻度尺測出小車將要通過的路程S1,把S1和后面測得的數據填入下表中。(2)用停表測量小車從斜面頂端滑下到撞擊金屬片的時間t1。(4)將金屬片移至斜面的中部,測出小車到金屬片的距離S2。(5)測出小車從斜面頂端滑過斜面上半段路程S2所用的時間t2,算出小車通過上半段路程的平均速度v2。(6)計算出小車在斜面后半段的距離s3=s1-s2,后半段路程S3所用時間t3=t1t2,得到小車在斜面后半段路程的平均速度v3.7.實驗數據:路段路程運動時間平均速度全程s1t1v1上半段s2t2v2下半段s3t3v38.實驗結論:(1)小車沿斜面下滑,運動越來越快,小車做變速運動。(2)各段路程的平均速度并不相等,上半段的平均速度最小,下半段的平均速度最大,全程的平均速度處在兩者之間:v下>v全>v上.(3)結果表明:物體做變速運動的平均速度的大小與路程和時間有關。一、實驗目的1.鞏固打點計時器的使用、紙帶數據處理和測量瞬時速度的方法。2.通過實驗探究,體驗如何從實驗中獲取數據,學會利用圖像處理實驗數據的科學方法。3.知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律。二、實驗原理1.利用紙帶計算瞬時速度:以紙帶上某點為中間時刻取一小段位移,用這段位移的平均速度表示這點的瞬時速度。2.用v-t圖像表示小車的運動情況:以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系,用描點法畫出小車的v-t圖像,圖線的傾斜程度表示加速度的大小,如果v-t圖像是一條傾斜的直線,說明小車的速度是均勻變化的。三、實驗器材打點計時器、學生電源、復寫紙、紙帶、導線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細繩、槽碼、刻度尺、坐標紙。四、實驗步驟1.如圖所示,把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,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,下邊掛上合適的槽碼,放手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行,然后把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的另一端固定在小車后面。3.把小車停在靠近打點計時器處,先接通電源,后釋放小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列小點。4.換上新紙帶,重復實驗兩次。5.增減所掛槽碼,按以上步驟再做兩次實驗。五、數據處理1.紙帶的選取與測量(1)在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的紙帶。(2)為了便于測量,一般舍掉開頭一些過于密集的點跡,找一個適當的點作計時起點(0點)。(3)每5個點(相隔0.1s)取1個計數點進行測量(如圖所示,相鄰兩點中間還有4個點未畫出)。(4)采集數據的方法:不要直接去測量兩個計數點間的距離,而是要量出各個計數點到計時零點的距離d1、d2、d3…然后再算出相鄰的兩個計數點的距離x1=d1;x2=d2-d1;x3=d3-d2;x4=d4-d3…2.瞬時速度的計算(1)瞬時速度的求解方法:時間間隔很短時,可用某段時間的平均速度表示這段時間內中間時刻的瞬時速度,即vn=eq\f(xn+xn+1,2T)。例如,圖中計數點4的瞬時速度v4=eq\f(x4+x5,2T)。(2)設計表格并記錄相關數據。位置編號012345時間t/s00.10.20.30.40.5x/m(dn-dn-1)/mv/(m·s-1)3.畫出小車的v-t圖像(1)定標度:坐標軸的標度選取要合理,應使圖像大致分布在坐標平面中央。(2)描點:描點時要用平行于兩坐標軸的虛線標明該點的位置坐標。(所描的點一般用“·”標明)(3)連線:用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點。仔細觀察所描各點的分布情況。用一條直線“擬合”這些點,即讓所畫的直線連接盡可能多的點,不能連接的點應均勻分布在直線兩側,舍棄離直線較遠的點。4.分析實驗結果,得出實驗結論如果畫出的v-t圖像是一條傾斜的直線,說明小車做速度均勻變化的直線運動。圖像和縱坐標軸的交點表示開始計時時小車的速度——初速度。六、誤差分析1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均勻。2.根據紙帶測量的位移有誤差,從而計算出的瞬時速度有誤差。3.作v-t圖像時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差。1.在某次實驗中,得到了一條如圖所示的紙帶,其中0、1、2、3……是選用的計數點,每相鄰兩個計數點之間還有3個打出的點沒有在紙帶上標出。圖中畫出了將米尺靠在紙帶上測量的情況,圖中所測量點的讀數分別是________cm、________cm、____cm和______cm;打2計數點時紙帶的速度是______m/s。2.某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中,電源頻率為50Hz,用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點。相鄰兩個計數點間的距離如圖所示,每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s。(1)在實驗中,使用打點計時器時應先________再________。(選填“拉動紙帶”或“啟動電源”)(2)每兩個計數點間還有________個計時點沒有標出。(3)試根據紙帶上各個計數點間的距離,計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度,并將各個速度值填入下表(計算結果均保留3位有效數字)。vBvCvDvEvF數值(m/s)0.6400.721(4)以A點為計時起點,將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在圖直角坐標系中,作出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線,并說明小車速度變化的特點。3.用氣墊導軌和數字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度。如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門,配套的數字計時器記錄了遮光條通過光電門1的時間為Δt1=0.29s,通過光電門2的時間為Δt2=0.11s,已知遮光條的寬度為3.0cm,則滑塊通過光電門1的速度為________m/s,通過光電門2的速度為________m/s。(結果均保留兩位有效數字)4.如圖是做“用打點計時器測速度”實驗時得到的一條紙帶的一部分,從0點開始依照打點的先后依次標為0、1、2、3、4、5、6、…,現測得0、1間的距離x1=5.18cm,1、2間的距離x2=4.40cm,2、3間的距離x3=3.62cm,3、4間的距離x4=2.78cm,4、5間的距離x5=2.00cm,5、6間的距離x6=1.22cm(每0.02s打一次點)。(1)根據測量數據,計算打點計時器在打1、2、3、4、5點時的速度,并填在表中。位置12345v/(m·s-1)(2)根據(1)中表格,在圖中畫出速度—時間圖像,并說明速度變化的特點。5.(1)在某次實驗中,某同學選出了一條清晰的紙帶,并取其中的A、B、C…七個點進行研究,這七個點和刻度尺標度對應的位置如圖所示。(打點計時器所用電源頻率為50Hz)可求出A點到D點的距離是________cm。(2)由實驗數據可得A點到D點的平均速度是________m/s;B點的瞬時速度是_____m/s。(結果均保留兩位有效數字)6.某同學在一次實驗中,用打點計時器(頻率為50Hz,即每0.02s打一個點)記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點.相鄰計數點間還有4個點未畫出.其中x1=7.05cm、x2=7.67cm、x3=8.29cm、x4=8.91cm、x5=9.53cm、x6=10.15cm.(1)相鄰計數點間的時間間隔T=________s。(2)從A點到G點小車運動的平均速度為________m/s,F點的瞬時速度為________m
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