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甲、乙两同学一起做探究小车速度随时间变化的规律实验,甲同学在笔记本上写下了实验步骤:A.在桌面上放好长木板,在无滑轮的一端固定电磁打点计时器,用导线将电磁打点计时器

一、题文

甲、乙两同学一起做探究小车速度随时间变化的规律实验,甲同学在笔记本上写下了实验步骤:
A.在桌面上放好长木板,在无滑轮的一端固定电磁打点计时器,用导线将电磁打点计时器接到6V直流电源上.
B.将纸带固定在小车上,并使纸带穿过电磁打点计时器的限位孔.
C.用细线的一端拴住小车,细线的另一端跨过木板上的定滑轮挂上钩码,将小车放在靠近电磁打点计时器一端的木板上.
D.放开小车,让小车运动后再合上电键,使电磁打点计时器打点.
E.纸带全部通过后打开电键,取下纸带,测量和分析纸带.
乙同学检查了甲同学拟定的实验步骤,发现有两处错误.请你代乙同学找出并纠正甲同学的错误:
错误1:______
错误2:______
纠正错误后,两同学顺利得到了正确的纸带,如图为记录小车运动情况的纸带,打点计时器打点频率为50Hz,每5个点取一个计数点,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,以A点为计时零点.

(1)打B点时小车速度VB=______,打F点时小车速度VF=______.(结果保留两位有效数字)
(2)小车运动的加速度a=______(结果保留两位有效数字)

考点提示:实验:探究小车速度随时间变化的规律

二、答案

错误1:电磁打点计时器是根据交变电流的电流方向随时间迅速改变而工作的,故应该接交变电流;
错误2:为增加打点个数,应该先接通电源后释放小车;
(1)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,所以:
vB=
xAC
2T
=
0.015+0.0212
0.2
=0.18m/s

vF=
xEG
2T
=
0.0388+0.0451
0.2
=0.42m/s

(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=
1
3
(a1+a2+a3
则a=
x6+x5+x4-x3-x2-x1
9T2
=
0.0451+0.0388+0.0330-0.0268-0.0212-0.0150
0.09
=0.60m/s2
故答案为:
错误1:电磁打点计时器不能接直流电源而应接6V交流电源;
错误2:应先合上电键再放开小车而不是先放开小车再合上电键;
(1)0.18m/s;0.42m/s;(2)0.60m/s2

三、考点梳理

知名教师分析,《甲、乙两同学一起做探究小车速度随时间变化的规律实验,甲同学在笔记本上写下了实验步骤:A.在桌面上放好长木板,在无滑轮的一端固定电磁打点计时器,用导线将电磁打点计时器》这道题主要考你对 实验:探究小车速度随时间变化的规律 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:实验:探究小车速度随时间变化的规律

考点名称:实验:探究小车速度随时间变化的规律
  • 实验目的:
    1、练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动。
    2、学习用打点计时器测定即时速度和加速度。

    实验原理:
    1、打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一次点(由于电源频率是50Hz),因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况。
    2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,0、1、2……为时间间隔相等的各计数点,s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离,若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。


    3、由纸带求物体运动加速度的方法:
    ①用“逐差法”求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3
    ②用v-t图法:即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度,后作出v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。

    实验器材:
    小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。

    实验步骤:
    1、把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示;


    2、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面;
    3、把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带,换上新纸带,重复实验三次;
    4、选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子,确定好计数始点0,标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度,作v-t图线,求得直线的斜率即为物体运动的加速度。

    注意事项:
    1、开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
    2、应该先接通电源,再释放小车,当小车到达滑轮前及时用手按住。
    3、先断开电源,再取下纸带。
    4、对于电磁打点计时器,如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。
    5、选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰,适当舍弃点密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于(n-1)t。
    6、每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器才适用)。
    7、不要分段测量各段位移,应一次测出各计数点与0计数点的距离,再逐个计算x1、x2、x3…,读数时应估读到0.1mm。
    8、尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是:
          ①细绳尽可能与板面保持平行;
          ②滑轮和车轮灵活;
          ③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致。

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