高一物理必修一 運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)(新課)

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1、第4講 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 知識(shí)梳理 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)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． 3．會(huì)利用紙帶測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用：計(jì)時(shí)儀器，每隔0.02s打一次點(diǎn)． (2)工作條件: 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 (3)紙帶上點(diǎn)的意義： ① 表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置； ② 通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況． 2．利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法

2、 設(shè)x1、x2、x3、x4……為紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，假如△x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=……=常數(shù)，即連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體做勻變速直線運(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=(xn+xn+1)/2T 4．由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)加速度的方法 （1）利用△s=aT2 （2）利用Sm-Sn=(m-n)aT2 *（3）利用“逐差法”求加速度. “逐差法”求加速度的目的是盡可能多地使用我們測(cè)量的數(shù)據(jù)，以減小偶然誤差． 設(shè)T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的

3、時(shí)間間隔，則: a1=(x4-x1)/3T2 ,a2=(x5-x2)/ 3T2,a3=(x6-x3)/ 3T2 加速度的平均值為:a=(a1+a2+a3)/3 (4) 用v-t圖象求加速度:求出打各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，再作出v-t圖象，圖線的斜率即為做勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度． 三、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(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 把帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，把滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端，并把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在電源上。 2. 把一條細(xì)繩拴

4、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)器的復(fù)寫紙下，并把它的一端固定在小車的后面。 3. 把小車停止靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)穩(wěn)定后，放開小車。 4. 換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次 五、注意事項(xiàng) 1．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定工作后，再釋放紙帶． 2．釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置． 3．使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面． 4．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

5、帶上打的點(diǎn)過于密集． 5．選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰．適當(dāng)舍棄開頭密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T． 6．測(cè)x時(shí)不要分段測(cè)量，讀數(shù)時(shí)要注意有效數(shù)字的要求，計(jì)算a時(shí)要注意用逐差法，以減小誤差． 六、誤差分析 1. 本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來源于x和T．由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測(cè)量有誤差而使a的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差． 2．由于電源的頻率不穩(wěn)定而使T不穩(wěn)定產(chǎn)生誤差． 題型講解 1.基礎(chǔ)知識(shí)理解 （1）“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50 Hz)，得到如圖所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)

6、點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列表述正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍 C．從紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率 D．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s （2）在一次實(shí)驗(yàn)中，如果某同學(xué)不知道實(shí)驗(yàn)所使用的交流電電源的實(shí)際頻率已超過50 Hz，那么他計(jì)算出來的平均速度值與真實(shí)值相比是(　　) A．偏大　　B．偏小　　C．相等　　D．不能確定 2. 逐差法求解加速度 如圖所示，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)

7、點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，則A點(diǎn)處瞬時(shí)速度的大小是_______m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為________________，加速度的大小是_______m/s2（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）． S1 S2 S3 S4 S5 S6 A 1．在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的活動(dòng)中： （1）某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖所示。請(qǐng)你指出該裝置中的錯(cuò)誤或不妥之處（至少兩處）：

8、 （2）改正實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)。下圖是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為 m/s2. 4.08 2.76 1.64 0.72 圖中數(shù)據(jù)單位均為：cm 2．（10分）在用接在50 Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，得到如圖所示的一條紙帶，從比較清晰的點(diǎn)開始起，每5個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)上0、1、2、3、4…量得0與1兩點(diǎn)間的距離s1=30 mm，3與4兩點(diǎn)間的距離s4=48 mm，則小車在0與1兩點(diǎn)間平均速度為__________，小車的加速度為__________.