一、实验目的
(1)巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。
(2)学会用实验探究小车速度随时间变化的规律,学会用vt图像处理实验数据。
(3)探究小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
二、实验器材
打点计时器、交流电源、纸带、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、刻度尺、坐标纸。
三、实验原理与设计
(1)利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
(2)用v t图像表示小车的运动情况:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v t 图像,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v t图像是一条倾斜的直线,说明小车的速度是随时间均匀变化的。
四、实验步骤
(1)如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,连接好电路。
(2)把一根细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上适当的槽码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面。
(3)把小车停在靠近打点计时器的位置,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点,随后立即关闭电源。
(4)换上新纸带,重复实验三次。
在释放小车时需要注意哪些问题?
提示:(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
(2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。
(3)打点完毕,立即关闭电源。
五、数据处理与误差分析
1.测量并记录数据:
(1)从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量,舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点进行测量,如图所示(相邻两点间还有四个点未画出)。标明0、1、2、3、4、…,测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中。
位置编号
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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t/s
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x/m
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v/(m·s-1)
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(2)分别计算出相邻的两计数点之间的位移x1、x2、x3、…。
(3)用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度,即vn=。例如,图中计数点4的速度v4=。并将求得的各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度填入表格中。