（全國通用版）2019版高考物理一輪復習 實驗一 研究勻變速直線運動課件.ppt

實驗一 研究勻變速直線運動,【實驗目的】 1.練習正確使用打點計時器,學會利用打點紙帶研究物體的運動。 2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法x=aT2。,3.掌握使用速度時間圖象求加速度的方法。 4.掌握使用逐差法計算勻變速直線運動加速度的方法。,【實驗原理】 1.打點計時器: (1)電磁打點計時器:6 V以下交流電源。 (2)電火花計時器:220 V交流電源。 (3)當所用交流電源的頻率f=50 Hz時,每隔0.02 s打一次點。若交流電的頻率變化,對應打點時間間隔也會發(fā)生變化。,2.處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點: 計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點,要注意“每5個點取一個計數(shù)點”與“每隔4個點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的,時間間隔均為0.1 s。,3.勻變速直線運動的判斷: (1)若物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移之差x為一恒量,即x=aT2,則物體做勻變速直線運動。 (2)利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度,作出物體運動的v-t圖象,若圖象是一條傾斜的直線,則物體做勻變速直線運動。,4.由紙帶計算某點的瞬時速度: 根據(jù)勻變速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于該段 時間中間時刻的瞬時速度vn= 來計算。,5.利用紙帶求物體加速度的兩種方法: (1)逐差法:根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T為相鄰計數(shù) 點之間的時間間隔),求出 a3= ,然后取平均值,即 = 即為物體的加速度。,在數(shù)據(jù)處理時可以對紙帶重新分段,把6段距離分為“前三”和“后三”,“后三”減“前三”也為相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移差,時間間隔為3T。,(2)圖象法:利用 求出打各點時紙帶的瞬時速度,然后作出v-t圖象,用v-t圖象的斜率求物體運動的加速度。,【實驗器材】 電火花計時器或電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙。,【實驗過程】 1.儀器安裝: (1)把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。,(2)把一條細繩拴在小車上,細繩跨過定滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,把紙帶穿過打點計時器,并把它的一端固定在小車的后面。實驗裝置如圖所示,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計時器處,先接通電源,后放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點,換上新紙帶,再做兩次。,(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,從后邊便于測量的點開始確定計數(shù)點,為了計算方便和減小誤差,通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位,即計數(shù)點的時間間隔為T=0.1 s。正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離,并填入設計的表格中。,(3)利用某一段時間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)點的瞬時速度。 (4)增減所掛鉤碼的個數(shù),再重復實驗兩次。,【數(shù)據(jù)處理】 1.由實驗數(shù)據(jù)得出v-t圖象: (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在直角坐標系中仔細描點。,(2)作一條直線,使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側(cè),這條直線就是本次實驗的v-t圖線,它是一條傾斜的直線,如圖所示。,2.由實驗得出的v-t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律: (1)直接分析圖象的特點得出。小車運動的v-t圖象是一條傾斜的直線,如圖所示,當時間增加相同的值t時,速度也會增加相同的值v,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)系進一步得出。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。 3.用x=aT2對紙帶進行分段,計算加速度。若紙帶上計數(shù)段為偶數(shù),直接分為前后兩段計算,若紙帶計數(shù)段為奇數(shù),可以舍掉首段或中間一段進行計算。,【誤差分析】 1.根據(jù)紙帶測量的位移有誤差。 2.電源頻率不穩(wěn)定,造成相鄰兩點的時間間隔不完全相等。 3.紙帶運動時打點不穩(wěn)定引起測量誤差。 4.用作圖法,作出的v-t圖象并不是一條直線。 5.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。,【注意事項】 1.平行:紙帶和細繩要和木板平行。 2.兩先兩后:實驗中應先接通電源,后讓小車運動;實驗完畢應先斷開電源后取紙帶。 3.防止碰撞:在到達長木板末端前應讓小車停止運動,要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。,4.紙帶選取:選擇一條點跡清晰的紙帶,舍棄點密集部分,適當選取計數(shù)點。 5.準確作圖:在坐標紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏而導致誤差過大),仔細描點連線,不能連成折線,應作一條直線,讓各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側(cè)。,熱點一實驗原理、操作與數(shù)據(jù)處理 【典例1】(2016天津高考)某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。導學號04450018,(1)實驗中,必要的措施是。 A.細線必須與長木板平行 B.先接通電源再釋放小車 C.小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量 D.平衡小車與長木板間的摩擦力,(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流 電源上,得到一條紙帶,打出的部分計數(shù)點如圖所示 (每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點,圖中未畫出)。 s1=3.59 cm,s2=4.41 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm, s5=6.78 cm,s6=7.64 cm。則小車的加速度a= m/s2 (要求充分利用測量數(shù)據(jù)),打點計時 器在打B點時小車的速度vB=m/s。(結(jié)果 均保留兩位有效數(shù)字),【規(guī)范解答】(1)選A、B。實驗時,若細線與木板不平行,細線的拉力使小車運動過程中與木板間的壓力改變造成摩擦力變化,產(chǎn)生實驗誤差,選項A正確;實驗時要先接通電源再釋放小車,選項B正確;此實驗是研究小車的勻變速直線運動,不平衡小車與長木板間的摩擦力和小車的質(zhì)量不遠大于鉤碼的質(zhì)量時小車仍做勻變速直線運動,故選項C、D錯誤。,(2)兩點間的時間間隔T=0.1 s;由逐差法可得: 在勻變速直線運動中,某段時間的平均速度等于其中間時刻的瞬時速度,故 答案:(1)A、B(2)0.800.40,【強化訓練】 某同學利用圖甲所示的實驗裝置探究物塊速度隨 時間的變化。物塊放在桌面上,細繩的一端與物塊相連, 另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左 端,所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過打點計時器,連接在物塊上。啟動打點計時器,釋放物塊,物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖乙所示(圖中相鄰兩點間有4個點未畫出)。,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,該同學認為物塊的運動為勻加速運動?；卮鹣铝袉栴}: (1)在打點計時器打出B點時,物塊的速度大小為_m/s。在打出D點時,物塊的速度大小為_m/s。(保留兩位有效數(shù)字) (2)物塊的加速度大小為_m/s2。(保留兩位有效數(shù)字),【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度,所以,(2)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式x=aT2可以求出 加速度的大小,得x3-x1=2a1T2 x4-x2=2a2T2 為了更加準確地求解加速度,我們對兩個加速度取平均 值得a= (a1+a2)= =2.0 m/s2 答案:(1)0.560.96(2)2.0,【反思歸納】 1.減小測量誤差的措施: (1)采用逐差法計算加速度。 (2)利用v-t圖象計算加速度。,2.減小系統(tǒng)誤差的措施: (1)紙帶運動方向與打點計時器限位孔平行,減小對紙帶的摩擦。 (2)測量重力加速度時,使用質(zhì)量大、體積小的重物以減小空氣阻力的影響。,熱點二實驗拓展與創(chuàng)新 【典例2】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運 動,用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前,將該計 時器固定在小車旁,如圖甲所示。實驗時,保持桌面 水平,用手輕推一下小車。在小車運動過程中,滴水,計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖乙記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴) 導學號04450019,(1)由圖乙可知,小車在桌面上是_(選填“從右向左”或“從左向右”)運動的。 (2)該小組同學根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖乙中A點位置時的速度大小為_m/s,加速度大小為_m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字),【規(guī)范解答】(1)由于用手輕推一下小車,則小車做減速運動,根據(jù)桌面上連續(xù)6個水滴的位置,可知,小車從右向左做減速運動;,(2)已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴,那么 相鄰兩點時間間隔為: 根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中 的平均速度,有:vA= m/s=0.19 m/s,根據(jù)勻變速直線運動的推論公式x=aT2可以求出加 速度的大小,得:a= m/s2= -0.038 m/s2。負號表示方向相反。 答案:(1)從右向左(2)0.190.038,【強化訓練】 在暗室中用如圖所示的裝置做“測定重力加速度”的實驗。,實驗器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。 具體實驗步驟如下: 在漏斗內(nèi)盛滿清水,旋松螺絲夾子,水滴會以一定的頻率一滴滴地落下。,用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴照亮,由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴。 用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應的刻度。 采集數(shù)據(jù)進行處理。,(1)實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時, 頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_。 (2)實驗中觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率 為30 Hz,某同學讀出其中比較圓的水滴到第一個水 滴的距離如圖乙所示,根據(jù)數(shù)據(jù)測得當?shù)刂亓铀?度g=_m/s2;第8個水滴此時的速度 v8=_m/s。(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字),【解析】(1)頻閃儀閃光頻率等于水滴滴落的頻率時,則每滴下來一滴水,頻閃儀都在相同的位置記錄,故可看到一串仿佛固定不動的水滴。 (2)因s67=19.36 cm-13.43 cm=5.93 cm, s78=26.39 cm-19.36 cm=7.03 cm, s89=34.48 cm-26.39 cm=8.09 cm,s90=43.67 cm-34.48 cm=9.19 cm, 由逐差法可得:g=9.72 m/s2 第8滴水的速度為:v8= =2.27 m/s,答案:(1)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率 (2)9.722.27,