以第一次实验时的功W为纵轴的单位长度(必须用),可以用第一次实验时的速度v为横轴的单位长度,作出W-v曲线,即功-速度曲线。
(2)确立基本的实验方案,设计初步的实验步骤
A.先将木板置于水平桌面,然后在钉有钢钉的长木板上,放好实验小车。
B.把打点计时器固定在木板的一端,将纸带穿过打点计时器的限位孔,纸带一端夹紧在小车的后端,打点计时器接电源。
C.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线,交中垂线于O点,作为小车每次运动的起始点。
D.使用一根橡皮筋时,将小车的前端拉到O点,接通电源,打点计时器打点,释放小车,小车离开木板前适时使小车制动,断开电源,取下纸带。重复本项前面的过程,选出点迹清晰的纸带。(求出小车获得的速度)
E.换用同样材料、粗细、长度的两根、三根、......六根橡皮筋,依照D项的方法,分别进行实验。(求出各次实验中小车分别获得的速度)
F.以功为纵轴(第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度),以速度为横轴(第一次小车的速度为横轴的单位长度),建立坐标系,用描点法作出图像,看看是否是正比例图像,若不是,功与速度的哪种相关量(的变化量)是正比的,功就与速度的这种相关量(的变化量)具有确定的函数关系。
二、操作的技巧
1.小车运动中会受到阻力,可以采用什么方法进行补偿?
可以采用平衡摩擦力的方法。具体操作是:使木板略微倾斜,将小车(车后拴纸带)放到木板上,轻推小车,小车运动,观察纸带的点距。调节木板的倾角,观察纸带的点距,直到点距相等,表明恰平衡摩擦力(若用气垫导轨,调节导轨的倾角,若挡光条遮光的时间通过数字毫秒计显示时间相等,即恰平衡摩擦力)。
2.观察打点的纸带,点距是如何变化的?点距是否均匀?问题出在哪里?若恰能平衡摩擦力,试分析小车会做何种运动?应该采用哪些点距来计算小车的速度?
没有平衡摩擦力前:先增大,后减小。不均匀(不是匀加速)。原因是没有平衡摩擦力。
用补偿法平衡摩擦力后:先加速(但非匀加),后匀速。应采用小车做匀速运动那一段的点距来计算速度。因为匀速的速度就是橡皮条对小车作用的最终速度;由于小车在橡皮条变力作用下做非匀加速运动,最终速度不能用匀变速运动纸带的处理方法得到,但可以用匀速运动纸带的处理方法得到。
3.使木板略微倾斜,调节木板的倾角,经检验恰好平衡摩擦力。可以多做几个平行线,选适当的位置作为A,重新标出小车运动的初始位置A。
体现完善实验的过程。
4.确立可操作实验方案,设计合理的实验步骤
A.先将木板置于水平桌面,然后在钉有钢钉的长木板上,放好实验小车。
B.把打点计时器固定在木板的一端,将纸带穿过打点计时器的限位孔,纸带一端夹紧在小车的后端,打点计时器接电源。
C.使木板略微倾斜,调节木板的倾角,测量纸带点距直到相等,表明恰好平衡摩擦力。
D.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线,交中垂线于A点,作为小车每次运动的起始点。
E.使用一根橡皮筋时,将小车的前(或后)端拉到A点,接通电源,打点计时器打点,释放小车,小车离开木板前适时使小车制动,断开电源,取下纸带。重复本项前面的过程,选出清晰的纸带。记下点距相等后T=0.1s的位移Δx1m,求出小车获得的速度v1=v=10Δx1m/s。
F.换用同样材料、粗细、长度的两根、三根、......六根橡皮筋,依照D项的方法,