高中物理实验报告集锦01科学测量：做直线运动物体的瞬时速度-高中物理实验报告集锦学案

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1.实验目的
( 1)测量小车的瞬时速度。
(2)判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。
(3)学习使用打点计时器。
2.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片、电磁打点计时器用低压交流电源(频率是50 Hz),电火花计时器使用220V交流电源（频率也为50 Hz)
.
3.实验原理与设计
实验装置如图2- 19所示。
图2-20是小车下滑过程中打点计时器打出的纸带。
在纸带上，选取便于测量的某点作为计时的起点，记为点0,依次向后每5个点选取一个计数点，分别记为1，2，3，⋯用刻度尺量出相邻计数点间的长度，分别记为s1，
s2， S3，⋯ -由前述可知，若打点计时器的工作周期为0.02s， 那么相邻计数点间隔的时间T= 5x0.02s= 0.10s。
在间隔时间很短的情况下，平均速度可近似视为瞬时速度。由此，根据纸带上打出的点，可计算打点计时器打下某点时小车的瞬时速度。例如，若测量打下点1时小车的瞬时速度，我们可选择点1前后附近的两个点，若这两点的间隔时间很短，则两点间的平均速度可近似视为打下点1时小车的瞬时速度。考虑到实际测量的误差，所选择的两点也不宜太近，一般可选择点0和点2。打下点1时小车的瞬时速度可近似认为等于点0至点2间的平均速度，即v1=s1+s22T.
同理，可近似求出打下点2, 3, ⋯时小车的瞬时速度。
根据各点的瞬时速度及对应的时间，可画出v-t图像。若多次反复实验后得到的图像皆近似为直线，则可初步判定小车沿斜面向下做匀变速直线运动。
根据v-t图像，也可得到小车的加速度。
4.实验步骤
(1)把打点计时器固定在长木板一端， 并将该端垫高，使长木板形成斜面。
(2)將长60 cm左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于小车，尽量让小车靠近打点计时器。
(3)打开打点计时器开关，稍后(打点稳定后)释放小车，待小车滑到斜面底端时止住小车，关闭开关。取下纸带，检查点迹。若有问题，可换上新纸带，调试后重复上述步骤。
(4)选择点迹清晰的纸带，避开点迹密集部分，从距打打点计时器的开始端几厘米处选择一个点记为点0。 在该点后面，依次标出间隔时间相等的计数点1, 2, 3, 4, 5, ...
(5)根据打点计时器的周期，计算各计数点到点0对应的时间t，测量各计数点与下一相邻计数点间的距离s，将t和s的相应数据填入表2 2中。
5.数据分析
（1）计算计数点1, 2, 3, ⋯对应的瞬时速度。
(2)在图2- 21上绘制速度随时间变化的v- t图像，判断小车是否做匀变速直线运动。
图2-21实验图像
6.实验结论
物体在上述4个计数点的瞬时速度，并根据v-t图像判断，物体做匀变速直线运动。并求出加速度
7.实验注意事项
(1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并
要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。
(2)使用打点计时器打点时，应先接通电源,待打点计时器打点
稳定后，再拉动纸带
(3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。
(4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位
于纸带上方,使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在
复写纸下面。
不能长时间连续工作，纸带通过后应立即关闭开关。另外，需防止小车下滑时脱离斜面，以免砸伤人或摔坏小车。
8.讨论
(1)为什么标出计数点时要避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0?选取的计数点间隔的时间越小，平均速度就越接近瞬时速度，实验误差是否就一定越小?
(2)请说明你是如何得出瞬时速度的，并解释得出上述实验结论的理由。
(3)你能否根据上述v-t图像求出小车的加速度大小?请试一试。
9.素养提升：科学探究
能发现并提出物理问题;能根据已有实验方案，使用打点计时器等器材收集数据；会妥善保存原始信息；能分析纸带记录的信息，形成初步的结论；能分析实验中的误差；能参考教科书内容撰写简单的实验报告。
注意提升实验操作能力和实验数据分析能力。
例1.某同学用打点计时器、重物和纸带做研究重物下落运动的实验，如图(a)所示。选出的一条纸带如图(6)所示，0、A、B、C、D是五个计数点，从0开始每隔一个点选一个计数点。用毫米刻度尺测得OA = 6.63 cm，AB= 8.16 cm，BC= 9.70 cm, CD= 11.23 cm。
根 据以上数据可知，重物做____________运动。当打点计时器打下点B时，重物下落的速度大小是________m/s，重物下落的加速度是_______ m/s2(结果保留3位有效教字)。若用其他更准确的方法测出重物下落的加速度为9.80 m/s',則本实验加速度测量值的相对误差为______.
【答案与解析】
在OA，AB，BC，CD之间取原始点1、2、3、4，分别是OA，AB，BC，CD的中间时刻点，则速度v1=OA2T=6.63×10-22×0.02m/s=1.6575m/s；
v2=AB2T=8.16×10-22×0.02m/s=1.9575m/s；
v3=BC2T=9.70×10-22×0.02m/s=2.425m/s；
v4=CD2T=11.23×10-22×0.02m/s=2.8075m/s.
把数据填入表格如下：
做出s-t图象和v-t图象如下：
从v-t图象求得加速度为
a=2.81-
本实验加速度测量值的相对误差为9.8-9.589.8×100%=2.2%
例2. 2019年高考全国1卷第22题．（5分）
某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是 点，在打出C点时物块的速度大小为 m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为 m/s2（保留2位有效数字）。
【答案】22．A 0.23 0.75
【解析】因为速度是加速的，时间是相等的，所以相邻两点间距离是逐渐增大的，所以打点计时器最先打出的是A点；
速度
加速度
。
t/s
s/(dm)
v/(m/s)
0
0
0.02
1.6575
0.04
0.663
0.06
1.9575
0.08
1.446
0.1
2.425
0.12
2.416
0.14
2.8075
0.16
3.539