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實驗7 測量物體運動的平均速度

【設計與進行實驗】
1.實驗原理： ；
2. 實驗器材及其作用：小車、長木板、木塊、金屬片、刻度尺、停表（或秒表）．
（1）刻度尺的作用（測量小車運動的路程）
（2）停表（或秒表）的作用（測量小車運動的時間）
（3）斜面的作用（使小車獲得下滑的動力）
（4）金屬片的作用（使小車終點始終在同一位置，控制小車運動的路程）
3.實驗裝置

①安裝要求：斜面的傾角 不宜過大也不宜過小 。傾角過大，會導致小車滑行速度太快，時間太短，不宜測量 時間 ；傾角過小，會造成各階段的平均速度太接近，或小車可能滑不到斜面底。因此，斜面傾角應 較小 ，目的是 為了減小小車運動的速度，便于測量時間 ；
②小車每次必須從斜面上 同一位置 由靜止開始下滑，且小車運動過程中 不能 改變斜面的傾角；
4.小車運動距離：從“車頭到車頭”、或從“車尾到車尾”的距離；
5.實驗中應多次測量求平均值減小誤差：每次測量時，必須讓小車從斜面上 同一位置 由靜止開始下滑；
6. 小車運動過程中的運動狀態判斷：從斜面頂端到底端的過程中小車受非平衡力作用做加速直線運動，小車的運動狀態發生了改變
7.刻度尺的使用和讀數：刻度尺要估讀；
【交流與討論】
8.誤差分析：（實驗誤差主要來自于時間測量產生的誤差）
①當小車過了起始位置才開始計時或小車未達終點就停止計時，會導致測量時間偏 小 ，平均速度 偏大 ；②當小車到達終點后才停止計時或小車未開始運動提前計時，會導致測量時間偏 大 ，平均速度 偏小 ；③小車沒有從靜止開始下滑，所測平均速度 偏大 ；
9.小車運動狀態的判斷：從斜面頂端到底端的過程中小車做 變速直線 運動，受 非平衡力 的作用；
10.增大小車平均速度的方法：增大斜面的傾斜程度；
11.小車從起點、中點分別下滑的評估：
①上半程、下半程的平均速度不等于全程的平均速度；具體關系為： ，
由此可知，小車在斜面上運動的速度 越來越快 ；
②下半程平均速度計算方法： ，不能從中點開始下滑，原因是從中
點由靜止下滑所測時間不等于下半程時間；
12.能量轉化情況：小車運動過程中，動能增大，重力勢能減小，機械能減小（轉化為內能）。

【例1】某實驗小組在“測量物體運動的平均速度”實驗中，讓小球從斜面A點由靜止開始滾下，頻閃照相機記錄了小球在相同時間內通過的路程，照片如圖所示．
（1）依據照片可判斷，小球在做 加速 （選填“加速”“減速”或“勻速”）運動．
（2）如果頻閃照相機每隔0.2 s拍攝一次，并測得sAB＝5 cm，sBC＝15 cm，則小球在BC段的平均速度為0.75 m/s，小球在AC段的平均速度為 0.5 m/s.

（3）如圖所示，能說明小球在斜面上運動情況的圖像是 C ．

（4）小球在AD段運動過程中，經過時間tAD中點時的速度為v1，經過路程sAD中點時的速度為v2，則v1 ＜ v2（選填“＞”“＜”或“＝”）．
（5）實驗過程中，由于小球的運動時間較短，不便于計時，可以通過使斜面的傾斜程度變 緩 （選填“陡”或“緩”）的方式，增加小球的運動時間，達到便于測量時間的目的．
（6）若小球還沒放開之前就已開始計時，則測得的平均速度跟真實值相比偏 小 ．
（7）完成上述實驗后，某同學在斜面底端放置了一個小木塊，想繼續探究小球的動能與速度的關系，他應將同一小球從斜面 不同 （選填“相同”或“不同”）的高度由靜止釋放，可以通過觀察小木塊 移動的距離 得到結論；若再探究小球的動能與質量的關系，他應將質量不同的小球從斜面 相同 （選填“相同”或“不同”）的高度由靜止釋放，這樣做的目的是 使小球到達水平面的初速度相同 ．
（8）實驗中，對于如何獲取小球下半程s3的平均速度v3，下列方法最好的是（　C　）
A. 小球從B點由靜止釋放，測出B到C所用的時間t3與路程s3，計算得到v3
B. 小球從A點由靜止釋放，經過B點開始計時，到達C點后測得時間t3，再測量路程s3，計算得到v3
C. 不測量，利用已有數據求得t3＝t1－t2，s3＝s1－s2，再計算得到v3
【例2】物理實驗課上，某實驗小組利用帶有刻度尺的斜面、小車和數字鐘（顯示時間的格式是“時:分:秒”）測量小車的平均速度.如圖所示，圖中顯示的是測量過程中小車在A、B、C三個位置的情形及其對應的時刻.

（1）本實驗的研究對象是 小車 ；本實驗中用到的測量工具是 刻度尺和秒表 .
（2）該實驗的測量原理是 ；對于速度的測量是 間接 （選填“直接”或“間接”）測量.
（3）實驗中，應該使斜面保持 較小 的坡度，目的是 便于準確地測量時間 .
（4）實驗中的金屬擋板的作用是 控制小車運動的終點在同一位置 .
（5）小車在AC段的平均速度為v1，AB段的平均速度為v2，BC段的平均速度為v3，它們的大小關系為 v2 （6）sAB= 40.0 cm，tAB= 5 s，則vAB= 0.8 m/s.
（7）實驗中，由于計時不熟練，小車過了A點后才開始計時，則測量出的平均速度會 偏大 （選填“偏大”或“偏小”）.
（8）某同學為了測量小車在下半程的平均速度，在B點釋放小車，測出小車滑到C點的距離和時間來計算下半程的平均速度，這種測量方法正確嗎?為什么?若不正確，請寫出正確的測量方法 不正確；小車從A點運動到C點的過程中，通過B點時的速度不為0，應先測出sAB和tAB，再測出sAC和tAC，則 .
（9）實驗中多次測量的目的是 計算平均速度的平均值，減小測量誤差 .
（10）實驗結束后，有同學發現不同的同學測量出的平均速度不同，原因可能 選取的斜面坡度不同(或小車運動的路程不同，合理即可)