高考物理創(chuàng)新案例(人教版)實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動ppt

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．利用打點(diǎn)計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律．2．能畫出小車運(yùn)動的v－t圖象，并根據(jù)圖象求加速度．,3．勻變速直線運(yùn)動的判斷看任意相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是否相等來判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動，即可利用紙帶打出的點(diǎn)，若x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝aT2，則做勻變速直線運(yùn)動．,三、實(shí)驗(yàn)器材電火花計時器或電磁打點(diǎn)計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片．四、實(shí)驗(yàn)操作1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)把一端附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如圖實(shí)－1－3所示．,圖實(shí)－1－3,(2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，并在繩的另一端掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器(紙帶要放在復(fù)寫紙下面)，并把紙帶的一端固定在小車的后面．(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．換上新紙帶，重復(fù)二次．,(4)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn)，從后邊便于測量的點(diǎn)開始來確定計數(shù)點(diǎn)，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時間作為時間單位，即T＝0.1s，如圖實(shí)－1－4所示，正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的距離，并填入設(shè)計的表格中．,(5)利用某一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度．(6)增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)．,2．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v－t圖象①根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖實(shí)－1－5所示可以看到，對于每次實(shí)驗(yàn)，描出的幾個點(diǎn)都大致落在一條直線上．②作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v－t圖象，它是一條傾斜的直線．,(2)由實(shí)驗(yàn)得出的v－t圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動的速度隨時間變化的規(guī)律．有兩條途徑進(jìn)行分析：①直接分析圖象的特點(diǎn)得出，小車運(yùn)動的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖實(shí)－1－6所示，當(dāng)時間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化．②通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得到，既然小車的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt＋b，顯然v與t成“線性關(guān)系”，小車的速度隨時間均勻變化．,五、注意事項(xiàng)1．交流電源的電壓及頻率要符合要求．2．實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要調(diào)節(jié)振針的高度和更換復(fù)寫紙．3．開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器．4．先接通電源，計時器工作后再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動時及時斷開電源．5．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達(dá)滑輪前應(yīng)及時用手按住它．,6．牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點(diǎn)為宜．7．要區(qū)別計時器打出的點(diǎn)與人為選取的計數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，即時間間隔為T＝0.025s＝0.1s.8．要多測幾組，以盡量減小誤差．9．描點(diǎn)時最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)．,[例1]在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，為了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：________________.A．把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面B．把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C．再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車,D．把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把它的一端固定在小車的后面E．把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)三次,解析：在實(shí)驗(yàn)中要盡可能地保證小車做勻變速直線運(yùn)動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運(yùn)動情況，既要減小運(yùn)動誤差也要減小紙帶的分析誤差．其中E項(xiàng)中的電源應(yīng)采用交流電，而不是直流電．,答案：ABCDFG,[例2]如圖實(shí)－1－7所示，小車放在斜面上，車前端拴有不可伸長的細(xì)線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點(diǎn)計時器的紙帶相連．起初小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動打點(diǎn)計時器，釋放重物，小車在重物的,牽引下由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動，重物落地后，小車會繼續(xù)向上運(yùn)動一段距離．打點(diǎn)計時器使用的交流電頻率為50Hz，圖實(shí)－1－8中a、b、c是小車運(yùn)動紙帶上的三段，紙帶運(yùn)動方向如箭頭所示．,(1)打a段紙帶時，小車的加速度為2.5m/s2.請根據(jù)加速度的情況，判斷小車運(yùn)動的最大速度可能出現(xiàn)在b段紙帶中長度為________cm的一段．(2)盡可能利用c段紙帶所提供的數(shù)據(jù)，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),[答案](1)2.98(2)5.0,[例3]光電計時器是一種研究物體運(yùn)動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖實(shí)－1－9(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來．圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板上適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連,接的計時器顯示的擋光時間分別為1.010－2s和4.010－3s.用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數(shù)如圖(c)所示．,(1)滑塊的寬度d＝________cm.(2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實(shí)值，可將________的寬度減小一些．,[答案](1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊,1．“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁打點(diǎn)計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖實(shí)－1－10所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出來，下列表述正確的是()圖實(shí)－1－10,A．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．從紙帶可求出計數(shù)點(diǎn)B對應(yīng)的速率D．相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.02s,答案：C,2．在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度如下：,答案：C,3．(2010廣東高考)圖實(shí)－1－11是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶．,(1)已知打點(diǎn)計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時間間隔為________．(2)ABCD是紙帶上四個計數(shù)點(diǎn)，每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距s＝________；C點(diǎn)對應(yīng)的速度是________(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．,答案：(1)0.02s(2)0.70cm(0.68～0.72cm即可給分)0.100m/s,4．(2010重慶高考)某同學(xué)用打點(diǎn)計時器測量做勻加速直線運(yùn)動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz.在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個點(diǎn)取1個計數(shù)點(diǎn)，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖實(shí)－1－12所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個計數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.,若無法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為________s；(2)打C點(diǎn)時物體的速度大小為________m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為________(用sA、sB、sD和f表示)．,5．伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》一書中，討論了自由落體運(yùn)動和物體沿斜面運(yùn)動的問題，提出了這樣的猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運(yùn)動，同時他還運(yùn)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其猜想．某校物理興趣小組依據(jù)伽利略描述的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計了如圖實(shí)－1－13所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運(yùn)動．,(1)實(shí)驗(yàn)時，讓滑塊從不同高度由靜止沿斜面下滑，并同時打開裝置中的閥門，使水箱中的水流到量筒中；當(dāng)滑塊碰到擋板的同時關(guān)閉閥門(整個過程中水流可視為均勻穩(wěn)定的)．該實(shí)驗(yàn)探究方案是利用量筒中收集的水量來測量________的．(2)下表是該小組測得的有關(guān)數(shù)據(jù)，其中s為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放后沿斜面下滑的距離，V為相應(yīng)過程量筒收集的水量．分析表中數(shù)據(jù)，根據(jù)________，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運(yùn)動的結(jié)論.,(3)本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源有：距離測量的不準(zhǔn)確，水從水箱中流出不夠穩(wěn)定，還可能來源于____________________等．(只要求寫出一種),6．某同學(xué)在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖實(shí)－1－14所示，每兩個相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.10s.,(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點(diǎn)間的距離，計算打下B、E兩個點(diǎn)時小車的瞬時速度．(要求保留三位有效數(shù)字)vB＝________m/s，vC＝0.479m/s，vD＝0.560m/s，vE＝________m/s，vF＝0.721m/s.(2)以A點(diǎn)為計時零點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在如圖實(shí)－1－15所示的坐標(biāo)紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線．(3)根據(jù)第(2)問中畫出的v－t圖線，求出小車運(yùn)動的加速度為________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字),答案：(1)0.4000.640(2)見解析圖(3)0.80(0.78～0.82均可),同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,