高考物理一轮复习 实验1 研究匀变速直线运动课件.ppt

实验1研究匀变速直线运动 2 一 实验目的1 练习使用打点计时器 学会通过纸带上的点研究物体的运动情况 2 会利用纸带求匀变速直线运动的速度 加速度 3 利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律 并能画出小车运动的v t图象 根据图象求加速度 二 实验原理1 利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1 x2 x3 x4 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 则说明物体做匀变速直线运动 3 4 三 实验器材电火花计时器 或电磁打点计时器 低压交流电源 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 四 实验步骤 1 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 细绳绕过滑轮 下边挂上合适的钩码 将纸带穿过打点计时器 固定在小车的后面 实验装置如图所示 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 3 把小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 后放开小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 换上新纸带 重复三次 5 五 数据处理1 由实验数据得出v t图象 1 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带 舍掉开始一些比较密集的点 在后面便于测量的地方找一个开始点 以后依次每五个点取一个计数点 确定好计数始点 并标明0 1 2 3 4 测量各计数点到0点的距离x 并填入表中 2 利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1 2 3 4 5的瞬时速度 填入上面的表格中 6 3 根据表格中的v t数据 在直角坐标系中描点 4 根据描的点作一条直线 使各点尽量落到这条直线上 落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 如图所示 7 2 小车运动的速度随时间变化的规律 1 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线 如图所示 当时间增加相同的值 t 速度也会增加相同的值 v 由此得出结论 小车的速度随时间均匀变化 2 既然小车的v t图象是一条倾斜的直线 那么v随t变化的函数关系式为v kt b 所以小车的速度随时间均匀变化 8 六 误差分析1 纸带上计数点间距测量有偶然误差 故要多测几组数据 以尽量减小误差 2 纸带运动时摩擦不均匀 打点不稳定引起测量误差 所以安装时纸带 细绳要与长木板平行 同时选择符合要求的交流电源的电压及频率 3 用作图法作出的v t图象并不是一条直线 为此在描点时最好用坐标纸 在纵 横轴上选取合适的单位 用细铅笔认真描点 4 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地 小车与滑轮碰撞 5 选择一条点迹清晰的纸带 舍弃点密集部分 适当选取计数点 6 在坐标纸上 纵 横轴选取合适的单位 避免所描点过密或过疏 而导致误差过大 仔细描点连线 不能连成折线 应作一条平滑曲线 让各点尽量落到这条曲线上 落不到曲线上的各点应均匀分布在曲线的两侧 9 七 注意事项1 平行纸带 细绳要和长木板平行 2 靠近释放小车前 应使小车停在靠近打点计时器的位置 3 先后顺序实验时应先接通电源 后释放小车 实验后先断开电源 后取下纸带 4 防止碰撞在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地 小车与滑轮碰撞 5 减小误差小车另一端挂的钩码个数要适当 避免速度过大而使纸带上打的点太少 或者速度太小 使纸带上打的点过于密集 10 6 纸带选取选择一条点迹清晰的纸带 舍弃点密集部分 适当选取计数点 7 准确作图在坐标纸上 纵 横轴选取合适的单位 避免所描点过密或过疏 而导致误差过大 仔细描点连线 不能连成折线 应作一条平滑曲线 让各点尽量落到这条曲线上 落不到曲线上的各点应均匀分布在曲线的两侧 11 12 考点一 考点二 考点三 实验原理与操作例1研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示 其中斜面倾角 可调 打点计时器的工作频率为50hz 纸带上计数点的间距如图乙所示 其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出 甲乙 13 考点一 考点二 考点三 1 部分实验步骤如下 a 测量完毕 关闭电源 取出纸带 b 接通电源 待打点计时器工作稳定后放开小车 c 将小车停靠在打点计时器附近 小车尾部与纸带相连 d 把打点计时器固定在平板上 让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是dcba 用字母填写 2 图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔t 0 1s 3 计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5 4 为了充分利用记录数据 减小误差 小车加速度大小的计算式应为a 14 考点一 考点二 考点三 15 考点一 考点二 考点三 规律总结 1 打点计时器 1 作用 计时仪器 每隔0 02s打一次点 2 工作条件 交流电源 2 纸带上点的意义 1 反映和纸带相连的物体在不同时刻的位置 2 通过研究纸带上各点之间的距离 可以判断物体的运动情况 3 可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔 16 考点一 考点二 考点三 数据处理和误差分析例2在做 研究匀变速直线运动 的实验中 1 实验室提供了以下器材 打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 交流电源 复写纸 弹簧测力计 其中在本实验中不需要的器材是弹簧测力计 2 如图是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出 打点计时器打点的时间间隔t 0 02s 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 17 考点一 考点二 考点三 下表列出了打点计时器打下b c f时小车的瞬时速度 请在表中填入打点计时器打下d e两点时小车的瞬时速度 3 以a点为计时起点 在坐标图中画出小车的速度 时间关系图线 4 根据你画出的小车的速度 时间关系图线计算出的小车的加速度a 0 65m s2 18 考点一 考点二 考点三 解题探究 本实验需要测量小车受到的拉力吗 本题中两计数点间的时间间隔是多少 利用描点法画v t图象 是否需要把点都画在图线上 提示 不需要 提示 0 1s 提示 应该让尽可能多的点画在图线上 不在图线上的点均匀分布在图线两侧即可 答案 见解析 19 考点一 考点二 考点三 解析 1 本实验中不需要测量力的大小 因此不需要的器材是弹簧测力计 2 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知同理可得ve 0 928m s 20 考点一 考点二 考点三 3 小车的速度 时间关系图线如图所示 4 小车的加速度 21 考点一 考点二 考点三 规律总结 1 运动性质的判断 看相邻计数点间的距离特点 2 瞬时速度求解 采用平均速度法求某一点的瞬时速度 3 加速度的求解 v t图象法 推论法 x at2 逐差法 22 考点一 考点二 考点三 实验的改进与创新创新型实验是以教材中的实验为背景 通过改变实验条件 实验仪器设置题目 不脱离教材而又不拘泥教材 体现开放性 探究性等特点 23 考点一 考点二 考点三 24 考点一 考点二 考点三 例3现用频闪照相方法来研究物块的变速运动 在一小物块沿斜面向下运动的过程中 用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示 拍摄时频闪频率是10hz 通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1 x2 x3 x4 已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s 数据如下表所示 重力加速度大小g取9 80m s2 单位 cm 25 考点一 考点二 考点三 根据表中数据 完成下列填空 1 物块的加速度a 4 30m s2 保留3位有效数字 2 因为 可知斜面是粗糙的 解题探究 两个连续影像间的时间间隔是多少 如果斜面光滑 根据受力情况分析物体沿斜面下滑的加速度是多大 提示 0 1s 提示 5 88m s2 答案 1 4 30m s2 2 a 5 88m s2 26 考点一 考点二 考点三 27 考点一 考点二 考点三 特别提醒 创新实验题一般情境新而知识旧 因此做实验题应注重迁移创新能力的培养 用教材中实验的原理 方法和技巧处理新问题 对于本题物理过程旧 但情景新 数据处理属于逐差法处理纸带问题的延伸 28 1 2 3 4 5 1 在 研究匀变速直线运动 的实验中 算出小车经过各计数点的瞬时速度如下 为了算出加速度 合理的方法是 a 根据任意两个计数点的速度 用公式算出加速度b 根据实验数据画出v t图 量出其倾角 由公式a tan 算出加速度c 根据实验数据画出v t图 由图线上间隔较远的两点所对应的速度 用公式算出加速度d 依次算出通过连续两个计数点间的加速度 算出平均值作为小车的加速度 答案 解析 29 1 2 3 4 5 2 2015 陕西模拟 在做 研究匀变速直线运动 的实验时 某同学得到一条用打点计时器打出的纸带 并在其上取了o a b c d e f七个计数点 每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点 本图中没有画出 打点计时器用的是220v 50hz的交流电源 1 实验时 在正确安装好装置后 把小车放到靠近打点计时器的位置 再先接通电源后释放小车 使小车运动 而后得到反映小车运动的纸带 2 利用纸带的数据可计算得出该物体的加速度a 0 641m s2 计算结果保留三位有效数字 3 如果当时电网中交变电流的频率是f 49hz 而做实验的同学并不知道 由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏大 选填 大 或 小 30 1 2 3 4 5 解析 1 实验时调整好仪器 开始打点计时的时候 应先接通电源 然后再放纸带使纸带运动 这样可以使纸带上打出的点更多 有效点也较多 纸带的利用率较高 0 641m s2 3 如果实验所用交变电流的实际频率偏小 那么纸带上相邻两个计数点间的时间间隔的测量值小于其实际值 由此得到的加速度的测量值比实际值大 31 1 2 3 4 5 3 在 利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度 实验中 打点计时器接在50hz低压交流电源上 某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点 共取了a b c d e f六个计数点 每相邻两个计数点间还有四个点 从a点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段 分别为a b c d e段 将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中 如图所示 1 若把每一段纸带的右上端连接起来 结果得到一条倾斜的直线 如图所示 由图可知纸带做匀减速直线运动且直线与 x方向夹角越大 说明纸带运动的加速度越大 选填 越大 或 越小 32 1 2 3 4 5 2 从第一个计数点a开始计时 为求出0 25s时刻纸带的瞬时速度 需要测出哪一段纸带的长度 答 c 选填 a b c d e 3 若测得a段纸带的长度为10 0cm e段纸带的长度为2 0cm 则可求出加速度的大小为2 0m s2 33 1 2 3 4 5 解析 1 纸带剪接后 水平方向每条宽度相同 正好与时间对应 竖直长度为相邻相等时间的位移 由于 x at2 纸带长度差相等 变化规律恰好与速度一样 图线可看作v t图象 即速度均匀减小 匀减速运动 图象斜率越大 加速度越大 2 求0 25s时的速度 即求0 2 0 3s内的平均速度 0 2 0 3s内的位移恰好是纸带c段对应的长度 3 利用 x at2 即xm xn m n at2 有 2 0m s2 所以加速度a大小为2 0m s2 34 1 2 3 4 5 4 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 如图是一条记录小车运动情况的纸带 图中a b c d e为相邻的计数点 每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出 交流电源的频率为50hz 1 在打点计时器打b c d点时 小车的速度分别为vb 1 38m s vc 2 64m s vd 3 90m s 35 1 2 3 4 5 2 在如图所示的坐标系中画出小车的v t图象 3 将图线延长与纵轴相交 交点的速度是0 2m s 此速度的物理含义是表示0时刻小车经过a点时的速度 36 1 2 3 4 5 3 将图线延长与纵轴相交 交点的速度约为v 0 2m s 此速度的物理含义是表示0时刻小车经过a点时的速度 37 1 2 3 4 5 5 利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度 一斜面上安装有两个光电门 其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处 光电门甲的位置可移动 当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时 与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t 改变光电门甲的位置进行