高考物理一輪復(fù)習(xí) 1實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)課件 滬科版必修1.ppt

實(shí) 驗(yàn) 一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng),【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)會(huì)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。 2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法(s=aT2)。 3.測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。,【實(shí)驗(yàn)原理】 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器： (1)作用：計(jì)時(shí)儀器,當(dāng)所用交流電源的頻率f=50Hz時(shí),每隔 0.02s打一次點(diǎn)。 (2)工作條件 (3)處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)。計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測量和計(jì)算時(shí)在紙帶上 所選取的點(diǎn),要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn) 取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的,時(shí)間間隔均為0.1s。,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：6 V以下交流電源 電火花計(jì)時(shí)器：220 V交流電源,2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷： (1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為s1、 s2、s3、s4,若s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=則說明物體在做勻 變速直線運(yùn)動(dòng),且s=aT2。 (2)利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,作出物體運(yùn)動(dòng) 的v-t圖像。若v-t圖線是一條傾斜的直線,則說明物體的速度 隨時(shí)間均勻變化,即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 3.由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)速度的方法：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí) 間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度vn=,4.利用紙帶求物體加速度的兩種方法： (1)逐差法：即根據(jù)s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn) 之間的時(shí)間間隔),求出a1= a2= a3= 再算 出a1、a2、a3的平均值a= 即為物體的加速度。 (2)圖像法：以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),利用vn= 求出 打各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,描點(diǎn)得v -t圖像,圖像的斜率即為物體做 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。,【實(shí)驗(yàn)器材】 電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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。,【實(shí)驗(yàn)過程】 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1.儀器安裝： (1)把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。,(2)把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把它的一端固定在小車的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,放手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。,2.測量與記錄： (1)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),換上新紙帶,重復(fù)三次。 (2)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)開始確定計(jì)數(shù)點(diǎn),為了計(jì)算方便和減小誤差,通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位,即計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.1s。正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,并填入設(shè)計(jì)的表格中。,(3)利用某一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 (4)增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù),再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。,二、數(shù)據(jù)處理 1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖像： (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)。 (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圖線,它是一條傾斜的直線,如圖所示。,2.由實(shí)驗(yàn)得出的v-t圖像進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律： (1)直接分析圖像的特點(diǎn)得出。小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條傾斜的直線,如圖所示,當(dāng)時(shí)間增加相同的值t時(shí),速度也會(huì)增加相同的值v,由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化。,(2)通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得出。既然小車的v-t圖像是一條傾斜的直線,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(shí)間均勻變化。,【誤差分析】 1.偶然誤差： (1)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量有偶然誤差,故要多測幾組數(shù)據(jù),以盡量減小誤差。 (2)用作圖法作出的v -t圖像并不是一條直線。為此在描點(diǎn)時(shí)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)。,2.系統(tǒng)誤差： (1)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻,打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差,所以安裝時(shí)紙帶、細(xì)繩要與長木板平行,同時(shí)選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率。 (2)木板的粗糙程度并非完全相同,這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度。可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導(dǎo)軌。,【注意事項(xiàng)】 1.平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。 2.靠近：釋放小車前,應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。 3.先后順序：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,后釋放小車;實(shí)驗(yàn)后先斷開電源,后取下紙帶。 4.防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng),防止鉤碼落地,小車與滑輪碰撞。,5.減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng),避免速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少,或者速度太小,使紙帶上打的點(diǎn)過于密集。 6.紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,舍棄點(diǎn)密集部分,適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 7.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點(diǎn)連線,不能連成折線,應(yīng)作一條直線,讓各點(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)。,【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】 1.用氣墊導(dǎo)軌代替長木板或在木板上鋪一層白紙以減小摩擦阻力。 2.用頻閃照相的方法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 優(yōu)點(diǎn)：通過以上裝置的改進(jìn)能最大程度地減少因長木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定,使小車盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng),以提高實(shí)驗(yàn)的精確度。,熱點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟 【典題1】(2013·廣東高考)研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,其中斜面傾角可調(diào)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示,其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出。,(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A.測量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶。 B.接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車。 C.將小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車尾部與紙帶相連。 D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔。 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是： (用字母填寫)。 (2)圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T= s。 (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5= 。 (4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a= 。,【解題探究】 (1)實(shí)驗(yàn)開始前,應(yīng)將小車?？吭赺附近。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先_后_(選填A(yù).釋放小車 B.接通電源)。 (3)利用紙帶求加速度時(shí),為減小誤差,常用的計(jì)算方法為 _。,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,B,A,逐差法,【解析】(1)實(shí)驗(yàn)的操作步驟應(yīng)先安裝實(shí)驗(yàn)器材,再接通電源 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn),關(guān)閉電源,取出紙帶,故正確的操作順序 為D、C、B、A。 (2)相鄰兩連續(xù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.02s×5=0.1s。 (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5為4和6的中間時(shí)刻,故v5= (4)為減小誤差,可充分利用數(shù)據(jù), 據(jù)s4-s1=3aT2,s5-s2=3aT2,s6-s3=3aT2, 聯(lián)立求得平均加速度a= 答案：(1)D、C、B、A (2)0.1 (3) (4),熱點(diǎn)2 數(shù)據(jù)處理和誤差分析 【典題2】(2012·山東高考)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng),重物落地后,物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測量的點(diǎn)開始,每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz。,(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù),可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn) 和 之間某時(shí)刻開始減速。 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度大小為 m/s,計(jì)數(shù)點(diǎn)6對應(yīng)的 速度大小為 m/s。(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a= m/s2,若 用 來計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(g為重力加速度),則 計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值 (選填“偏大”或 “偏小”)。,【解題探究】 (1)判斷物塊是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的依據(jù)為_。 (2)試分析物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的來源。 提示：物塊運(yùn)動(dòng)時(shí),除物塊和桌面間有摩擦力外,紙帶還受到限位孔的摩擦阻力作用。,x=aT2,【解析】(1)由于計(jì)數(shù)點(diǎn)6之前相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離之差約為 2cm,而計(jì)數(shù)點(diǎn)6、7之間的距離比計(jì)數(shù)點(diǎn)5、6之間的距離多 1.27cm,故可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開始減 速。 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度 v5= 1.00m/s。 物塊做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小 a加= =2.00m/s2。 則計(jì)數(shù)點(diǎn)6對應(yīng)的速度為 v6=v5+a加T=(1.00+2.00×0.1)m/s=1.20m/s。,(3)物塊做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為 a= =2.00m/s2。 由牛頓第二定律得：mg=ma, 所以= 由于除去物塊與桌面間的摩擦力,紙帶還受到摩擦力的作用, 故計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值偏大。 答案：(1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大,