探究貨車速率隨時間變化的規(guī)律實驗
一、實驗原理
(1)利用紙帶估算瞬時速率:以紙帶上某點為取一小段位移,用這段位移的表示這點的瞬時速率。
(2)用v-t圖象表示貨車的運動情況:以速率v為、時間t為構(gòu)建直角座標系,用描點法畫出面包車的v-t圖象,圖線的表示加速度的大小物理實驗小車加速度,假若v-t圖象是一條傾斜的直線,說明貨車的速率是。
二、實驗儀器
打點計時器(帶導線)、、紙帶、一端帶有定滑輪的長鋁管、小車、細繩、槽碼、、復寫紙、坐標紙。
三、實驗步驟
(1)如圖所示,把一端帶有定滑輪的長鋁管平置于實驗桌上,并使滑輪伸開桌面。鋁材上放一個可以左右聯(lián)通的貨車,貨車一端聯(lián)接穿過打點計時器的紙帶,另一端聯(lián)接繞開滑輪系有槽碼的細繩。
(2)把貨車停在(填“靠近”或“遠離”)打點計時器的位置。先,后(填“啟動打點計時器”或“放開貨車”),讓貨車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一行小點。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)
舍掉紙帶開頭一些的點,找一個適當?shù)狞c作為計時起點。可選擇相隔0.1s(或更短)的若干計數(shù)點進行檢測。
如圖所示物理實驗小車加速度,先檢測出各個計數(shù)點到計時起點的距離:x1、x2、x3、x4、x5…,再估算出相鄰的兩個計數(shù)點間的距離:Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3=x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…,填入自己設(shè)計的表中。
(2)求各計數(shù)點的瞬時速率
a.各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速率用平均速率來取代,即
,
,…
T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔,若交流電源頻度為50Hz,每5個點取一個計數(shù)點(中間隔4個點),則T=0.1s。
b.設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)
位置編號
…
時間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)在座標紙上構(gòu)建直角座標系,縱軸表示時間,橫軸表示速率,并按照表格中的數(shù)據(jù)在座標系中描點。
(2)畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在直線上的點均勻分布在直線的一側(cè),誤差比較大的點忽視不計,如圖所示。
(3)觀察所得到的直線,剖析物體的速率隨時間的變化規(guī)律。
(4)依據(jù)所畫v-t圖象求出面包車運動
加速度a=
。
六、注意事項
(1)開始放開貨車時,應(yīng)使貨車(填“靠近”或“遠離”)打點計時器。
(2)先,等打點穩(wěn)定后,再(填“啟動打點計時器”或“放開貨車”)。
(3)打點完畢,立刻關(guān)掉電源。
(4)選定一條點跡清晰的紙帶,舍掉開頭點跡密集部份,選定適當?shù)挠嫈?shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別),弄清楚所選的時間間隔T等于多少。
(5)不要分段檢測各段距離,應(yīng)盡可能地一次檢測完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計時起點的距離)。
(6)在座標紙上畫v-t圖象時,注意座標軸單位寬度的選定,應(yīng)使圖象大致遍布座標紙。