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

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,學習目標 1.進一步練習使用打點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 學以致用 實訓演練,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、sn，若s snsn1，則說明物體在做勻變速直線運動，且s .,s2s1,s3s2,s4s3,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.作出小車運動的vt圖象 (1)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應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，應使小車 (填“靠近”或“遠離”)打點計時器. 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vt圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量分布在坐標平面中央. 6.利用描出的點作vt圖象時，不要將相鄰的點依次相連成折線，而應作一條 ，使大多數(shù)點在直線(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： ； ； G. ； 正確的步驟順序為 .,答案,A中應先接通電源，再放開小車,D中應先斷開電源，再取下紙帶,換上新紙帶，重復操作兩次,BECADGF,二、利用vt 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、導線、交流電源、復寫紙、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T0.02 s，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為 s，其中s17.05 cm、s27.68 cm、s38.33 cm、s48.95 cm、s59.61 cm、s610.26 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、逐差法的理解及應用,例3 如圖6所示，是某同學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,1.55,1.62,1.53,1.61,1.58,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.某同學學習了“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，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,