文档介绍：探究小车速度随时间变化的规律实验的参数设计探究小1231321231312124545645454
探究小车速度探控
匀变速直线运动实验是高中物理中重要的学生实验之一,人教版普通高中课程标准实验教科书《物理1》中关于此实验的有以下要求:
相同的小车质量和钩码质量重复做三次得到三条纸带,从中选择一条作为测量依据。
每条选出的纸带上舍掉开头的一些过于密集的点迹,,并以此作出小车运动的v-t图象。
选择不同的小车质量(通过在小车加重物)或不同的钩码质量重复1、2步骤三次,得到三组数据并作出相应的三个小车运动的v-t图象,从中找出小车速度随时间变化的规律。
从以上要求中我们可以看到,实验能否取得较好效果的关键除了实验装置的正确安装外主要是钩码和小车重物的选择,因为这两者之间的质量关系将决定小车运行加速度的大小,从而决定小车的运行时间。而实验中关于数据的采集要求我们要记录大约1s时间的小车运行情况,如果加速度过大,小车时间过短,则无法获得足够多的点位,反之加速度过小,小车运行时间过长,则相应计算瞬时速度的点间隔过近,容易造成实验误差过大而效果较差。
如何选择适当的钩码和小车重物有没有可以依据的原理呢?教学中可以通过试验取得一些经验值来指导学生实验,但这样一来可靠性不高,此外学生的参与性也差,对学生物理思想的培养有负作用。
这是一个经典的力学问题,可以根据牛顿力学的原理,再依据实验中的一些具体情况来估算出钩码和小车重物的关系,从而在确定小车重物后相应选择合理的钩码。实验装置如图

根据牛顿力学原理可得公式, 。
其中, s为小车做匀变速直线运动的位移,
a为小车的加速度,
t为小车运动的时间,相邻两点的时间间隔T=. t=nT. n为时间间隔数.
=M+m为系统的整体质量。M为所挂钩码的质量,m为小车(包括重物)的质量。
=Mg+ f为实验整个系统所受的合外力,Mg为重物所受重力, f =umg小车所受摩擦力。
由于初速度=0,则, 得(1)
(2)
由得(3)
由(2)(3)得
由于s和T 均为已知常量,令得

(4)
令得
(5)
在小车质量不变的前提下,如果为第一次做实验时的点间隔数,即纸带上得到的所有点数减去1,为第一次做实验时,所挂重物的质量。为做第二次实验得到理想加速度时所对应的纸带上的点间隔数,为对应所挂重物的质量。代入(5)得
,
其中(6)
如实验装置图所示,可以确定一些相关的参数,由于一般实验桌高为70cm—90cm,所以钩码下落的距离也就是小车运行的距离一般也就是70—90cm, 纸带的长度一般也就选在70cm-。(实际教学可以通过简单测量静摩擦系数来得到近似值),根据教材要求计算的