3.转化成Excel数据,利用数表软件进行数据处理

示例一-―数据关系

x/(cm)
0
4.11
5.53
7.07
8.20
9.10
9.98
W/WJ
0
1
2
3
4
5
6

v/(m/s)
0
0.41
0.55
0.71
0.82
0.91
1.00
W/WJ
0
1
2
3
4
5
6

v平方
0
0.17
0.30
0.50
0.67
0.83
1.00
W/WJ
0
1
2
3
4
5
6

v三次方
0
0.07
0.13
0.36
0.55
0.75
1.00
W/WJ
0
1
2
3
4
5
6

V1/2次方
0
0.64
0.74
0.84
0.91
0.95
1.00
W/WJ
0
1
2
3
4
5
6

   示例二――倍数关系

示例二――倍数关系
次数
1
2
3
4
5
6
W/×WJ
1
2
3
4
5
6
X/×10-2m
4.11
5.53
7.07
8.20
9.10
9.98
 
                 速度的一次方
v/v
v
(X2 /X1)v
(X3/X1)v
(X4/X1)v
(X5/X1)v
(X6/X1)v
倍数
1.00
1.35
1.72
1.99
2.21
2.42
 
                 速度的二次方
v2/ v2
v2
(X2 /X1)2v2
(X3/X1)2 v2
(X4/X1)2 v2
(X5/X1)2 v2
(X6/X1)2 v2
倍数
1.00
1.82
2.96
3.96
4.88
5.86
 
                 速度的三次方
v3/v3
v3
(X2 /X1)3v3
(X3/X1)3v3
(X4/X1)3 v3
(X5/X1)3 v3
(X6/X1)3 v3
倍数
1.00
2.46
5.08
7.88
10.79
14.17
 
                 速度的1/2次方
v1/2/ v1/2
v1/2
(X2 /X1)1/2v1/2
(X3/X1)1/2v1/2
(X4/X1)1/2v1/2
(X5/X1)1/2v1/2
(X6/X1)1/2v1/2
倍数
1.00
1.16
1.31
1.41
1.49
1.56

分析得:只有速度的平方具有倍数关系。

示例二――倍数关系
次数
1
2
3
4
5
6
W/×WJ
1
2
3
4
5
6
v2/×v2倍数
1.00
1.82
2.96
3.96
4.88
5.86

结论:功与速度的平方成正比。(本实验为便于探究,设初速度为零。)

结论推广:初速度不为零时,功与速度平方的变化量成正比。

[范例精析]

例1 如图是本实验的装置示意图。(1)长木板的倾斜程度如何调试?(2)小车前上方的钩子在制作造型上有何要求?

 

解析 (1)木板的倾斜程度应调节到轻推小车(拖着纸带),则小车恰能在木板上匀速下滑。(2)小车前上方的钩子是用于套橡皮筋的,制作造型上要求在橡皮筋松弛时,很容易从钩子上脱落下来。

例2  在用本节教材所示的实验装置进行的探究实验时,打出了如图5-6-3所示的一条纸带,请你说说:(1)利用这条纸带要测出哪个物理量?(2)要利用纸带上的哪一段,才能正确上述的物理量?

解析  (1)在弹簧的弹力消失后,小车的运动近似是匀速运动,利用这条纸带要测出物体匀速运动的速度;(2)寻找哪些点的间距是均匀的,利用这些点距均匀的点来测量小车的速度,通过测量可以知道,在f-g-h之间点的间隔是均匀的,假设打点计时器的周期为T,则小车的最大速度为vm=fg/2T。

拓展  理论上讲,也可以利用纸带上的d-e-f段,先求出打e点时的速度ve,再求加速度a,再求打点f时的速度vf,但是这样做既麻烦,误差又大,所以这种做法不可取。

 在做本实验时,打出点的纸带上应该写出打这条纸带时所用的橡皮筋的数目。某同学分别用一条橡皮筋、二条橡皮筋做实验,打出了如图所示的纸带,但是该同学忘了在纸带上记录橡皮筋的数目,你能否帮助该同学判断每条纸带对应的橡皮筋的数目?

2、教师适时提出问题,指导学生操作的技巧,针对问题,完善实验操作。

(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?

先增大,后减小。不均匀(不是匀加速)。没有平衡摩擦力。就要用到补偿法。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。可以做一系列地平行线,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m,求出小车获得的速度v=10m/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,分别进行实验。记下各次实验中点距相等后t=0.1s的位移m,求出小车分别获得的速度m/s。

G.以功为纵轴(用第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度),以速度为横轴(可以用适当的速度值为单位长度,也可以用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。

处理数据,得出规律                   

 0  428409  428417  428423  428427  428433  428435  428439  428445  428447  428453  428459  428463  428465  428469  428475  428477  428483  428487  428489  428493  428495  428499  428501  428503  428504  428505  428507  428508  428509  428511  428513  428517  428519  428523  428525  428529  428535  428537  428543  428547  428549  428553  428559  428565  428567  428573  428577  428579  428585  428589  428595  428603  447090 

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