2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運動規(guī)律 實驗 研究勻變速直線運動課件 粵教版必修1.ppt

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1、實驗 研究勻變速直線運動,第二章 探究勻變速直線運動規(guī)律,[學(xué)習(xí)目標] 1.進一步練習(xí)使用打點計時器并會求瞬時速度. 2.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此分析物體運動的性質(zhì). 3.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用v－t圖象或逐差法求加速度.,內(nèi)容索引,,技能儲備 明確原理 提煉方法,題型演練 學(xué)以致用 實訓(xùn)演練,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),技能儲備,一、實驗原理 如圖1所示，為打點計時器打出的一條紙帶，利用紙帶記錄的數(shù)據(jù)，可以判斷物體的運動性質(zhì)，求出各點的瞬時速度，并求出物體的加速度.,圖1,1.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動 沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移分別為s1、s2、s3、s4、

2、…、sn，若Δs＝ ＝ ＝ ＝…＝sn－sn－1，則說明物體在做勻變速直線運動，且Δs＝ .,s2－s1,s3－s2,s4－s3,aT2,2.求某點的瞬時速度 根據(jù)平均速度法求出各計數(shù)點的速度.vn＝ ，T為兩計數(shù)點間的時間間隔. 二、實驗器材 打點計時器、 、紙帶、一端附有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、 、坐標紙.,交流電源,刻度尺,三、實驗步驟 1.如圖2所示，把一端裝有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路.,圖2,2.把細繩一端拴在小車上，另一端跨過定滑輪，并掛上適當?shù)你^碼，調(diào)整裝置，使

3、小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行. 3.把紙帶穿過打點計時器，并將其一端固定在小車的后面. 4.把小車停在靠近打點計時器處，先 ，再 (填“放開小車”或“接通電源”)，讓小車拖著紙帶運動.于是，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點.換上新紙帶，再重復(fù)實驗兩次.,接通電源,放開小車,四、數(shù)據(jù)處理 1.挑選紙帶并測量 在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的.為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡，找一個適當?shù)狞c當作計時起點(0點)，每5個點(相隔0.1 s)取一個計數(shù)點進行測量，如圖3所示.(相鄰兩點間還有4個點未畫出),圖3,2.瞬時速度的計算和記錄 (1)根據(jù)vn＝ ，計算某點瞬

4、時速度，其中T＝0.1 s. (2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),3.作出小車運動的v－t圖象 (1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標平面中央. (2)描點：在坐標紙上確定出各個坐標點的位置. (3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點.如圖4所示.,圖4,觀察所得到的圖線，分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律.,4.求出小車的加速度 方法有兩種： (1)利用v－t圖象的斜率：a＝ . (2)利用逐差法,其中T為相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔 這樣使所給的數(shù)據(jù)得到了有效利用，達到了減小誤差的目的.,五、注意事項 1.開始釋放小車時，應(yīng)使小車 (填“靠近”或“遠離”)打點計時

5、器. 2.先 ，等打點穩(wěn)定后，再 (填“接通電源”或“釋放小車”). 3.打點完畢，立即關(guān)閉電源. 4.選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄點跡密集部分，適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少.一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即打點計時器所接電源頻率為50 Hz時，時間間隔為T＝ ＝ .,靠近,接通電源,釋放小車,50.02 s,0.1 s,5.在坐標紙上畫v－t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在坐標平面中央. 6.利用描出的點作v－t圖象時，不要將相鄰的點依次相連成折線，而應(yīng)作一條 ，使大多數(shù)點在直

6、線(或曲線)上，不在線上的點 分布在直線(或曲線)兩側(cè)，個別離線較遠的點應(yīng)舍去.,平滑的直線或曲線,均勻,題型演練,例1 在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，某同學(xué)進行了以下實驗操作步驟，試找出其中錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號G). A.拉住小車，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開小車，再接通 電源 B.將打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，并接好電路 C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當?shù)你^碼 D.取下紙帶，再斷開電源 E.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔 F.從所打的紙帶中選取較為理想的紙帶進行測量分析,一、實驗操作,錯誤和遺漏： ①

7、 ； ② ； ③G. ； 正確的步驟順序為 .,答案,A中應(yīng)先接通電源，再放開小車,D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶,換上新紙帶，重復(fù)操作兩次,BECADGF,二、利用v－t 圖象處理實驗數(shù)據(jù),例2 在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中： (1)實驗提供了以下器材：電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計，其中在本實驗中不需要的器材是 . 解析 本實驗中不需要測量力的大小，因此不需要的器材是彈簧測力計.,彈簧測力計,答案,解析,圖

8、5,0.864,(2)如圖5甲所示是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02 s，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為 s，其中s1＝7.05 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.33 cm、s4＝8.95 cm、s5＝9.61 cm、s6＝10.26 cm. 如下表列出了打點計時器打 下B、C、E、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D點時小車的瞬時速度.,答案,解析,0.1,解析 根據(jù)某點的瞬時速度可用該點前后一段時間內(nèi)的平均速度來代替知：,(3)以A點為計時起點，在圖乙所示坐標系中畫出小

9、車的速度－時間關(guān)系圖線. 答案 見解析圖,答案,解析,乙,解析 小車的速度－時間關(guān)系圖線如圖所示,(4)計算出的小車的加速度a＝ m/s2.,答案,解析,0.64(0.01),解析 在v－t圖象中，圖線的斜率表示加速度的大小，,三、逐差法的理解及應(yīng)用,例3 如圖6所示，是某同學(xué)測量勻變速直線運動的加速度時，從若干紙帶中選取的一條紙帶的一部分.他每隔4個點取一個計數(shù)點，圖上注明了他對各個計數(shù)點間距離的測量 結(jié)果.(計算結(jié)果均保留兩位小數(shù)),圖6,(1)為了驗證小車的運動是勻加速直線運動，請進行下列計算，填入表內(nèi). (單位：cm，電源頻率為50 Hz),1.60,答案,1.55,1.6

10、2,1.53,1.61,1.58,解析,解析 s2－s1＝1.60 cm；s3－s2＝1.55 cm； s4－s3＝1.62 cm；s5－s4＝1.53 cm；s6－s5＝1.61 cm； ≈1.58 cm.,各位移差與平均值最多相差 cm，即各位移差與平均值最多相差 %.由此可得出結(jié)論：小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差，在誤差允許的范圍內(nèi)相等，所以小車的運動是 .,答案,解析,0.05,3.16,勻加速直線運動,解析 各位移差與平均值最多相差0.05 cm，即各位移差與平均值最多相差3.16%.由此可得出結(jié)論：小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差，在實驗

11、誤差允許范圍內(nèi)相等，所以小車的運動是勻加速直線運動.,(2)小車的加速度a＝ m/s2.,答案,解析,1.58,解析 采用逐差法,達標檢測,1.(多選)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是 A.通過調(diào)節(jié)滑輪的高度，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條 直線上 B.坐標軸單位長度越小越好 C.開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶 D.鉤碼的質(zhì)量越大越好,答案,解析,1,2,3,√,√,1,2,3,解析 實驗中調(diào)節(jié)滑輪的高度使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條直線上，可以減小誤差，A正確； 要適當?shù)剡x取坐標軸的單位長度，使圖象盡量分布在坐標平面

12、中央，B錯誤； 開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點要先斷開電源后取紙帶，C正確； 鉤碼的質(zhì)量要適中，不要太大也不要太小，D錯誤.,2.某同學(xué)學(xué)習(xí)了“自由落體運動”后，想到既然自由落體也是勻變速直線運動，那就可以設(shè)計一自由落體運動來測量重力加速度g.于是和同學(xué)合作，按照如圖7甲所示的裝置來進行試驗.,1,2,3,圖7,答案,1,2,3,(1)實驗室中電火花計時器是 儀器.,計時,解析 電火花計時器是計時儀器.,(2)該同學(xué)實驗時讓重物從靜止下落，并且測量了第1、2點的間距接近 mm，就可以確保重物做的是自由落體運動.,2,解析,(3)做完實驗，選擇了一條紙帶，并截取了中間某一段，如圖丙

13、，已知時間 間隔為T.則測量C點速度vC＝ ，重力加速度g＝ . (寫表達式),答案,1,2,3,解析,(4)另一同學(xué)計算了其中連續(xù)5個點的速度，如下表，請在圖乙中描繪出該運動的v－t圖象.,答案,1,2,3,解析,通過圖象得出重力加速度g＝ m/s2，產(chǎn)生偏差的 原因 .,9.71(9.50～9.80均可),受到阻力的作用,答案 見解析圖,1,2,3,3.一個小球沿斜面向下運動，用每隔 曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，如圖8所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為 ，測得小球在幾個連續(xù)相等時間內(nèi)的位移數(shù)據(jù)見下表：,1,2,3,圖8,(1)小球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差 (填“相等”或“不相等”)，小球運動的性質(zhì)屬于 直線運動.,答案,解析,1,2,3,相等,勻加速,解析 由表格中的數(shù)據(jù)知，相鄰的相等時間內(nèi)的位移差為1.1 cm，位移差相等，小球做勻加速直線運動.,(2)沿斜面向下小球第三個位置速度為 m/s，小球的加速度為 m/s2. (結(jié)果保留三位有效數(shù)字),0.985,1.10,答案,解析,1,2,3,