2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 實驗 研究勻變速直線運(yùn)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(yùn)動,第二章 探究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計時器并會求瞬時速度. 2.會利用vt圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此分析物體運(yùn)動的性質(zhì). 3.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用vt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(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),技能儲備,一、實驗原理 如圖1所示，為打點(diǎn)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(yùn)動性質(zhì)，求出各點(diǎn)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(yùn)動 沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移分別為s1、s2、s3、s4、sn，若s

2、 snsn1，則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，且s .,s2s1,s3s2,s4s3,aT2,2.求某點(diǎn)的瞬時速度 根據(jù)平均速度法求出各計數(shù)點(diǎn)的速度.vn ，T為兩計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔. 二、實驗器材 打點(diǎn)計時器、 、紙帶、一端附有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、 、坐標(biāo)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(diǎn)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(xì)繩一端拴在小車上，另一端跨過定滑輪，并掛上適當(dāng)?shù)你^碼，調(diào)整裝置，使小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行. 3.把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并將其一端固定在小車的后面.

3、 4.把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，先 ，再 (填“放開小車”或“接通電源”)，讓小車拖著紙帶運(yùn)動.于是，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn).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(diǎn)跡最清晰的.為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)(0點(diǎn))，每5個點(diǎn)(相隔0.1 s)取一個計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，如圖3所示.(相鄰兩點(diǎn)間還有4個點(diǎn)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(diǎn)瞬時速度，其中T0.1 s. (2)設(shè)計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),3.作出小車運(yùn)動的vt圖象 (1)定標(biāo)度：坐標(biāo)軸的標(biāo)度

4、選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標(biāo)平面中央. (2)描點(diǎn)：在坐標(biāo)紙上確定出各個坐標(biāo)點(diǎn)的位置. (3)連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點(diǎn).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vt圖象的斜率：a . (2)利用逐差法,其中T為相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔 這樣使所給的數(shù)據(jù)得到了有效利用，達(dá)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(yuǎn)離”)打點(diǎn)計時器. 2.先 ，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再 (填“接通電源”或“釋放小車”). 3.打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源. 4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，

5、舍棄點(diǎn)跡密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點(diǎn)(注意計數(shù)點(diǎn)與計時點(diǎn)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(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，即打點(diǎn)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(biāo)紙上畫vt圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在坐標(biāo)平面中央. 6.利用描出的點(diǎn)作vt圖象時，不要將相鄰的點(diǎn)依次相連成折線，而應(yīng)作一條 ，使大多數(shù)點(diǎn)在直線(或曲線)上，不在線上的點(diǎn) 分布在直線(或曲線)兩側(cè)，個別離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)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(yùn)動的加速度”實驗中，某同學(xué)進(jìn)行了以下實驗

6、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(diǎn)計時器的一端后，放開小車，再接通 電源 B.將打點(diǎn)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(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)?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(diǎn)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(jìn)行測量分析,一、實驗操作,錯誤和遺漏： ； ； G. ； 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vt 圖象處理實驗數(shù)據(jù),例2 在做“

7、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(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、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5,0.864,(2)如圖5甲所示是某同學(xué)由打點(diǎn)計時器得到的表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的時間間隔T0.02 s，則相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為 s，其中s17.05 cm、s27.68 cm、s38.33 cm、s48.95 cm、s59.

8、61 cm、s610.26 cm. 如下表列出了打點(diǎn)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(diǎn)計時器打下D點(diǎn)時小車的瞬時速度.,答案,解析,0.1,解析 根據(jù)某點(diǎn)的瞬時速度可用該點(diǎn)前后一段時間內(nèi)的平均速度來代替知：,(3)以A點(diǎn)為計時起點(diǎn)，在圖乙所示坐標(biāo)系中畫出小車的速度時間關(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vt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(yùn)動的加速度時，從若干紙帶中選取的

9、一條紙帶的一部分.他每隔4個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，圖上注明了他對各個計數(shù)點(diǎn)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(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動，請進(jìn)行下列計算，填入表內(nèi). (單位：cm，電源頻率為50 Hz),1.60,答案,1.55,1.62,1.53,1.61,1.58,解析,解析 s2s11.60 cm；s3s21.55 cm； s4s31.62 cm；s5s41.53 cm；s6s51.61 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

10、小車的運(yùn)動是 .,答案,解析,0.05,3.16,勻加速直線運(yùn)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，在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，所以小車的運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)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(dá)標(biāo)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(xì)繩和定滑輪上邊緣在一條 直線上 B.坐標(biāo)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(diǎn)要先斷開電源后取紙帶 D.鉤碼的質(zhì)

11、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(xì)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(dāng)?shù)剡x取坐標(biāo)軸的單位長度，使圖象盡量分布在坐標(biāo)平面中央，B錯誤； 開始前要先接通電源后松開紙帶，打完點(diǎn)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(yùn)動”后，想到既然自由落體也是勻變速直線運(yùn)動，那就可以設(shè)計一自由落體運(yùn)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(jìn)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

12、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(diǎn)的間距接近 mm，就可以確保重物做的是自由落體運(yùn)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，已知時間 間隔為T.則測量C點(diǎn)速度vC ，重力加速度g . (寫表達(dá)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(diǎn)的速度，如下表，請在圖乙中描繪出該運(yùn)動的vt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(9.509.80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(yùn)動，用每隔 曝光一次的頻閃相機(jī)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(yùn)動的性質(zhì)屬于 直線運(yùn)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(yùn)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,