实验名称

【资料图】

探究小车速度随时间变化的规律

实验目的与要求

1.进一步练习使用打点计时器；

2.会用平均速度求解瞬时速度；

3.会利用v-t图像处理实验数据，并据此判断物体运动的性质。

实验原理

1.利用打点计时器所打纸带的信息，用中间点的瞬时速度近似等于与其相邻两点间平均速度的方法求出瞬时速度。

2.用描点法做出小车的v-t图像，根据图象的形状判断小车的运动性质。若所得图像是一条倾斜的直线则表明小车做匀变速直线运动。

实验器材

电火花打点计时器（电磁打点计时器）、学生电源、导线、墨粉纸盘（复写纸）、纸带、带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。

实验步骤

1.把带有滑轮的长木板放在实验台上，把打点计时器固定在木板上，纸带穿过打点计时器连接在小车上，再把小车用一根轻绳连接，跨过定滑轮与钩码连接，使小车停在靠近打点计时器的位置。

注意：滑轮必须凸出桌子的边缘，以防止绳子与桌子的边缘摩擦产生阻力影响实验。

2.连接好电路，打开打点计时器的电源，然后释放小车，让小车在钩码的牵引下运动，打点计时器在纸带上留下一串点，立即关闭打点计时器。

注意：必须先打开打点计时器，再释放物体。

3.换上新纸带，重复试验实验两次。

4.增减所挂钩码，按照上述步骤再做两次实验。

数据处理与分析

1.纸带的选取

从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍去开始处一些密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。

注意：为了计算方便和减小误差，通常用连续打5个点的时间作为时间间隔，即T=5×0.02s=0.1s。

2.采集数据的方法

如图所示，一般不是直接测量两个计数点间的距离，而是先测量出每个点到第一个点之间的距离，再计算出相邻两个计数点之间的距离。

3.速度的计算方法

各计数点的瞬时速度用该点两侧的点间的平均速度来代替。即……,其中开始点左侧没有点了，并且0,1两点相距很近，所以开始点的速度可以近似的认为是。

4.设计表格并记录相关数据

将计算的数据填入下表中标有的一行。同理，计算增减钩码后两次实验的速度，分别填入表中标有和的两行。

5.做出小车运动的v-t图像

（1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据进行描点。

（2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀的分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计。如图所示。

注意：如果有些点难以落在直线上，应该使它们大致均匀地分布在直线两侧。这样图像就更符合实际的规律。

误差分析

1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。

2.根据纸带测量的位移有误差从而计算出的瞬时速度有误差。

3.做v-t图像时，单位选择不合适或者人为作图不准确带来误差。

注意：选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点（区分计数点与计时点），弄清楚所选的时间间隔T是多少。要区分出计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T=5×0.02s。

要防止钩码落地，避免小车与滑轮相碰，当小车到达滑轮前要用手按住。

在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像分布在较大的坐标平面内。