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实验7 测量物体运动的平均速度

【设计与进行实验】
1.实验原理： ；
2. 实验器材及其作用：小车、长木板、木块、金属片、刻度尺、停表（或秒表）．
（1）刻度尺的作用（测量小车运动的路程）
（2）停表（或秒表）的作用（测量小车运动的时间）
（3）斜面的作用（使小车获得下滑的动力）
（4）金属片的作用（使小车终点始终在同一位置，控制小车运动的路程）
3.实验装置

①安装要求：斜面的倾角 不宜过大也不宜过小 。倾角过大，会导致小车滑行速度太快，时间太短，不宜测量 时间 ；倾角过小，会造成各阶段的平均速度太接近，或小车可能滑不到斜面底。因此，斜面倾角应 较小 ，目的是 为了减小小车运动的速度，便于测量时间 ；
②小车每次必须从斜面上 同一位置 由静止开始下滑，且小车运动过程中 不能 改变斜面的倾角；
4.小车运动距离：从“车头到车头”、或从“车尾到车尾”的距离；
5.实验中应多次测量求平均值减小误差：每次测量时，必须让小车从斜面上 同一位置 由静止开始下滑；
6. 小车运动过程中的运动状态判断：从斜面顶端到底端的过程中小车受非平衡力作用做加速直线运动，小车的运动状态发生了改变
7.刻度尺的使用和读数：刻度尺要估读；
【交流与讨论】
8.误差分析：（实验误差主要来自于时间测量产生的误差）
①当小车过了起始位置才开始计时或小车未达终点就停止计时，会导致测量时间偏 小 ，平均速度 偏大 ；②当小车到达终点后才停止计时或小车未开始运动提前计时，会导致测量时间偏 大 ，平均速度 偏小 ；③小车没有从静止开始下滑，所测平均速度 偏大 ；
9.小车运动状态的判断：从斜面顶端到底端的过程中小车做 变速直线 运动，受 非平衡力 的作用；
10.增大小车平均速度的方法：增大斜面的倾斜程度；
11.小车从起点、中点分别下滑的评估：
①上半程、下半程的平均速度不等于全程的平均速度；具体关系为： ，
由此可知，小车在斜面上运动的速度 越来越快 ；
②下半程平均速度计算方法： ，不能从中点开始下滑，原因是从中
点由静止下滑所测时间不等于下半程时间；
12.能量转化情况：小车运动过程中，动能增大，重力势能减小，机械能减小（转化为内能）。

【例1】某实验小组在“测量物体运动的平均速度”实验中，让小球从斜面A点由静止开始滚下，频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程，照片如图所示．
（1）依据照片可判断，小球在做 加速 （选填“加速”“减速”或“匀速”）运动．
（2）如果频闪照相机每隔0.2 s拍摄一次，并测得sAB＝5 cm，sBC＝15 cm，则小球在BC段的平均速度为0.75 m/s，小球在AC段的平均速度为 0.5 m/s.

（3）如图所示，能说明小球在斜面上运动情况的图像是 C ．

（4）小球在AD段运动过程中，经过时间tAD中点时的速度为v1，经过路程sAD中点时的速度为v2，则v1 ＜ v2（选填“＞”“＜”或“＝”）．
（5）实验过程中，由于小球的运动时间较短，不便于计时，可以通过使斜面的倾斜程度变 缓 （选填“陡”或“缓”）的方式，增加小球的运动时间，达到便于测量时间的目的．
（6）若小球还没放开之前就已开始计时，则测得的平均速度跟真实值相比偏 小 ．
（7）完成上述实验后，某同学在斜面底端放置了一个小木块，想继续探究小球的动能与速度的关系，他应将同一小球从斜面 不同 （选填“相同”或“不同”）的高度由静止释放，可以通过观察小木块 移动的距离 得到结论；若再探究小球的动能与质量的关系，他应将质量不同的小球从斜面 相同 （选填“相同”或“不同”）的高度由静止释放，这样做的目的是 使小球到达水平面的初速度相同 ．
（8）实验中，对于如何获取小球下半程s3的平均速度v3，下列方法最好的是（　C　）
A. 小球从B点由静止释放，测出B到C所用的时间t3与路程s3，计算得到v3
B. 小球从A点由静止释放，经过B点开始计时，到达C点后测得时间t3，再测量路程s3，计算得到v3
C. 不测量，利用已有数据求得t3＝t1－t2，s3＝s1－s2，再计算得到v3
【例2】物理实验课上，某实验小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟（显示时间的格式是“时:分:秒”）测量小车的平均速度.如图所示，图中显示的是测量过程中小车在A、B、C三个位置的情形及其对应的时刻.

（1）本实验的研究对象是 小车 ；本实验中用到的测量工具是 刻度尺和秒表 .
（2）该实验的测量原理是 ；对于速度的测量是 间接 （选填“直接”或“间接”）测量.
（3）实验中，应该使斜面保持 较小 的坡度，目的是 便于准确地测量时间 .
（4）实验中的金属挡板的作用是 控制小车运动的终点在同一位置 .
（5）小车在AC段的平均速度为v1，AB段的平均速度为v2，BC段的平均速度为v3，它们的大小关系为 v2 （6）sAB= 40.0 cm，tAB= 5 s，则vAB= 0.8 m/s.
（7）实验中，由于计时不熟练，小车过了A点后才开始计时，则测量出的平均速度会 偏大 （选填“偏大”或“偏小”）.
（8）某同学为了测量小车在下半程的平均速度，在B点释放小车，测出小车滑到C点的距离和时间来计算下半程的平均速度，这种测量方法正确吗?为什么?若不正确，请写出正确的测量方法 不正确；小车从A点运动到C点的过程中，通过B点时的速度不为0，应先测出sAB和tAB，再测出sAC和tAC，则 .
（9）实验中多次测量的目的是 计算平均速度的平均值，减小测量误差 .
（10）实验结束后，有同学发现不同的同学测量出的平均速度不同，原因可能 选取的斜面坡度不同(或小车运动的路程不同，合理即可)