探究貨車(chē)速率隨時(shí)間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)原理
(1)利用紙帶估算瞬時(shí)速率:以紙帶上某點(diǎn)為取一小段位移,用這段位移的表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速率。
(2)用v-t圖象表示貨車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況:以速率v為、時(shí)間t為構(gòu)建直角座標(biāo)系,用描點(diǎn)法畫(huà)出面包車(chē)的v-t圖象,圖線(xiàn)的表示加速度的大小物理實(shí)驗(yàn)小車(chē)加速度,假若v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn),說(shuō)明貨車(chē)的速率是。
二、實(shí)驗(yàn)儀器
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線(xiàn))、、紙帶、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁管、小車(chē)、細(xì)繩、槽碼、、復(fù)寫(xiě)紙、坐標(biāo)紙。
三、實(shí)驗(yàn)步驟
(1)如圖所示,把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)鋁管平置于實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸開(kāi)桌面。鋁材上放一個(gè)可以左右聯(lián)通的貨車(chē),貨車(chē)一端聯(lián)接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,另一端聯(lián)接繞開(kāi)滑輪系有槽碼的細(xì)繩。
(2)把貨車(chē)停在(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。先,后(填“啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“放開(kāi)貨車(chē)”),讓貨車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一行小點(diǎn)。此后,立刻關(guān)掉電源。
(3)換上新紙帶,并增減所掛槽碼(或在貨車(chē)上放置重物),重新操作兩次。
四、數(shù)據(jù)記錄
(1)采集數(shù)據(jù)
舍掉紙帶開(kāi)頭一些的點(diǎn),找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。可選擇相隔0.1s(或更短)的若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
如圖所示物理實(shí)驗(yàn)小車(chē)加速度,先檢測(cè)出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離:x1、x2、x3、x4、x5…,再估算出相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離:Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…,填入自己設(shè)計(jì)的表中。
(2)求各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速率
a.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速率用平均速率來(lái)取代,即
,
,…
T為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,若交流電源頻度為50Hz,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間隔4個(gè)點(diǎn)),則T=0.1s。
b.設(shè)計(jì)表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)
位置編號(hào)
…
時(shí)間t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v1/(m·s-1)
v2/(m·s-1)
v3/(m·s-1)
…
五、數(shù)據(jù)剖析
(1)在座標(biāo)紙上構(gòu)建直角座標(biāo)系,縱軸表示時(shí)間,橫軸表示速率,并按照表格中的數(shù)據(jù)在座標(biāo)系中描點(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)均勻分布在直線(xiàn)的一側(cè),誤差比較大的點(diǎn)忽視不計(jì),如圖所示。
(3)觀(guān)察所得到的直線(xiàn),剖析物體的速率隨時(shí)間的變化規(guī)律。
(4)依據(jù)所畫(huà)v-t圖象求出面包車(chē)運(yùn)動(dòng)
加速度a=
。
六、注意事項(xiàng)
(1)開(kāi)始放開(kāi)貨車(chē)時(shí),應(yīng)使貨車(chē)(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
(2)先,等打點(diǎn)穩(wěn)定后,再(填“啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“放開(kāi)貨車(chē)”)。
(3)打點(diǎn)完畢,立刻關(guān)掉電源。
(4)選定一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,舍掉開(kāi)頭點(diǎn)跡密集部份,選定適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別),弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少。
(5)不要分段檢測(cè)各段距離,應(yīng)盡可能地一次檢測(cè)完畢(可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離)。
(6)在座標(biāo)紙上畫(huà)v-t圖象時(shí),注意座標(biāo)軸單位寬度的選定,應(yīng)使圖象大致遍布座標(biāo)紙。
