实验：探究小车速度随时间变化的规律

实验目的

会用打点计时器研究小车的运动，通过v-t图像得出速度随时间变化的规律并求加速度。

实验原理

做匀变速直线运动的物体，某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即 vn = (xn + xn+1)/(2T)。用此式求出各计数点的速度，在v-t图像上描点连线，若为一条倾斜直线，则小车做匀变速直线运动，直线的斜率表示加速度。

实验器材

• 打点计时器
• 一端带滑轮的长木板
• 小车
• 钩码
• 细绳
• 纸带
• 刻度尺
• 交流电源

实验步骤

1. 把长木板平放在桌上，滑轮一端伸出桌边，装好打点计时器
2. 小车连上纸带，细绳绕过滑轮挂钩码，小车靠近打点计时器
3. 先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带加速运动
4. 断开电源，换纸带重复几次，选一条点迹清晰的纸带
5. 选好起点，每5个点取一个计数点（T = 0.1 s），测各段距离
6. 算出各计数点的速度，作v-t图像并求斜率

实验现象与结论

纸带上点距逐渐增大，说明小车做加速运动。把各计数点的速度描在v-t坐标系中，这些点大致分布在一条倾斜直线附近，说明小车的速度随时间均匀增加，做匀加速直线运动；直线斜率即加速度。

注意事项

• 小车要在到达滑轮前被挡住或接住
• 钩码下落处垫软物，防止砸坏
• 必须先通电再释放小车

常见问题

为什么要用平均速度代替瞬时速度？

打点计时器无法直接测瞬时速度。匀变速运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，所以可用相邻点间的平均速度求出。

怎样用v-t图像求加速度？

在直线上取相距较远的两点，用 a = Δv/Δt 求斜率，即得加速度。所画直线应让大多数点落在线上或均匀分布在两侧。