实验一匀变速直线运动幻灯片.ppt

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1、实验一匀变速直线运动第1页，共30页，编辑于2022年，星期五(3)(3)纸带上点的意义纸带上点的意义.表示和纸带相连的物体在表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置不同时刻的位置.可以利用纸带上打出的点确定计数点间的可以利用纸带上打出的点确定计数点间的时间间隔时间间隔.通过研究纸带上通过研究纸带上各点之间的间距各点之间的间距，可以判断物体的运动情，可以判断物体的运动情况况.2.2.利用纸带利用纸带判断判断物体是否做匀变速直线运动的方法物体是否做匀变速直线运动的方法设设s s1 1、s s2 2、s s3 3、s s4 4为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如如

2、s=ss=s2 2-s-s1 1=s=s3 3-s-s2 2=s=s4 4-s-s3 3=常数常数，即连续相等的时间间，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动直线运动.第2页，共30页，编辑于2022年，星期五打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、绳、钩码、刻度尺刻度尺、导线、交流电源、复写纸、导线、交流电源、复写纸.三、实验器材三、实验器材四、实验步骤四、实验步骤1.1.把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮伸出桌面，把把带有滑轮的长木板平

3、放在实验桌上，将滑轮伸出桌面，把打点计时器打点计时器固定固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器连接连接在电源上在电源上第3页，共30页，编辑于2022年，星期五2.2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码适的钩码.把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的一端固定在小车的后面，一端固定在小车的后面，调节滑轮的高度，使细绳与长木调节滑轮的高度，使细绳与长木板平行板平行.如图所示如图所示3.将小车停在将小车停在靠近靠近打点计时器处，打点计时器处，先

4、接通电源先接通电源，等打点计，等打点计时器打点稳定后，放开小车时器打点稳定后，放开小车.换上新纸带，换上新纸带，重复实验重复实验3次次第4页，共30页，编辑于2022年，星期五4.4.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些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，在后面比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点便于测量的地方找一个开始点，以，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0 0、1 1、2 2、3 3、44，测量，测量各计数点到各计数点到0 0点的距离点的距离d d，记录并填入，记录并填入

5、表中表中位置编号位置编号0 01 12 23 34 45 56 6时间时间t/st/s-d/md/m-s/ms/m-v/mv/ms s-1-1-第5页，共30页，编辑于2022年，星期五五、数据处理五、数据处理1.1.由实验数据得出由实验数据得出v-tv-t图象图象(1)(1)根据表格中的根据表格中的v v、t t数据，在直角数据，在直角坐标系中仔细描点坐标系中仔细描点.(2)(2)作一条直线作一条直线，使同一次实验得到，使同一次实验得到的的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀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分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的，

6、这条直线就是本次实验的v-tv-t图线，它是图线，它是一条倾斜的直线一条倾斜的直线.第6页，共30页，编辑于2022年，星期五2.2.图象分析：图象分析：(1)(1)直接分析图象的特点得出直接分析图象的特点得出.小车小车运动的运动的v-tv-t图象是一条倾斜的直线，图象是一条倾斜的直线，如图所示，当如图所示，当时间增加相同的值时间增加相同的值tt，速度也会增加相同的值速度也会增加相同的值vv，由此得，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化出结论：小车的速度随时间均匀变化.(2)(2)通过函数关系进一步得到，既然小车运动的通过函数关系进一步得到，既然小车运动的v-tv-t图象图象是一条倾斜的直线

7、，那么是一条倾斜的直线，那么v v随随t t变化的变化的函数关系式为函数关系式为v vktktb b，显然，显然v v与与t t成线性关系成线性关系，小车的速度随时间均匀变化，小车的速度随时间均匀变化.第7页，共30页，编辑于2022年，星期五1.1.小车运动时小车运动时摩擦摩擦不均匀，打点不稳定引起不均匀，打点不稳定引起系统误差系统误差2.2.纸带上计数点间距纸带上计数点间距测量测量以及以及作作v-tv-t图象图象引起引起偶然误差偶然误差六、主要误差分析六、主要误差分析七、注意事项七、注意事项1.1.平行平行：纸带、细绳要和长木板平行：纸带、细绳要和长木板平行2.2.靠近靠近：释放小车前，应

8、使小车停在靠近打点计时器的：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置位置3.3.一先一后一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带开电源，后取下纸带4.4.防止碰撞防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，小车与滑轮碰撞止钩码落地，小车与滑轮碰撞第8页，共30页，编辑于2022年，星期五5.5.减小误差减小误差：小车另一端挂的：小车另一端挂的钩码个数要适当钩码个数要适当，避免速度过，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过大而使纸带上打的

9、点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集于密集6.6.纸带选取纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点适当选取计数点7.7.准确作图准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让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第9页，共30页，编辑于2022年，星期五1.1.钩码带动小车做加速运动时，因受钩码带动小车做加速

10、运动时，因受摩擦摩擦等各方面的影响，等各方面的影响，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直线运动，致使小车加速度不恒定，即小车不能真正做匀加速直线运动，因此因此可用阻力小的气垫导轨可用阻力小的气垫导轨替代长木板；替代长木板；2.2.用用频闪照相或光电计时频闪照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于的办法替代打点计时器，可避免由于电源频率不稳定电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提高实验的精确度高实验的精确度.八、实验改进八、实验改进第10页，共30页，编辑于2022年，星期五1.1.某同学在某同学在测定匀变速直线运动的加速度

11、测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较时，得到了几条较为理想的纸带，并在每条纸带上每为理想的纸带，并在每条纸带上每5 5个计时点取一个计数点个计时点取一个计数点,依依打点先后编为打点先后编为0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5.5.由于不小心，纸带被撕断，由于不小心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示部分缺失，如图所示.请根据给出的甲、乙、丙、丁四段纸带请根据给出的甲、乙、丙、丁四段纸带回答：回答：(1)(1)从纸带甲上撕下的从纸带甲上撕下的那段应该是乙、丙、丁那段应该是乙、丙、丁三段纸带中的三段纸带中的_._.(2)(2)打纸带甲时，物体的打纸带甲时，物体的加速度大小是加速度大小是_m

12、/s_m/s2 2;打计数点打计数点1 1时，物体的速度大小时，物体的速度大小是是_m/s._m/s.第11页，共30页，编辑于2022年，星期五【解析】【解析】因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打甲纸因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打甲纸带时，加速度带时，加速度 m/s m/s2 2=0.6 m/s=0.6 m/s2 2,又小车运动的加速度：又小车运动的加速度：则则4 4、5 5两点间隔为：两点间隔为：s s5 5=s=s2 2+3aT+3aT2 2=36.010=36.010-3-3 m+30.60.1 m+30.60.12 2 m=5410 m=5410-3-3 m=54.

13、0 mm,m=54.0 mm,所以从纸带甲上撕下的那段应是丙所以从纸带甲上撕下的那段应是丙.m/s=0.33 m/s.m/s=0.33 m/s.答案：答案：(1)(1)丙丙 (2)0.6 0.33 (2)0.6 0.33第12页，共30页，编辑于2022年，星期五2.2.如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度测定重力加速度.(1)所需器材有打点计时器所需器材有打点计时器(带导带导线线)、纸带、复写纸、带铁夹的、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的

14、重物，此外铁架台和带夹子的重物，此外还需还需_(填字母代号填字母代号)器材器材.A.直流电源、天平及砝码直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺交流电源、毫米刻度尺第13页，共30页，编辑于2022年，星期五(2)(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度实验的准确程度.为使图线的斜率等于重力加速度，除作为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-v-t t图象外，还可作图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是图象，其纵轴表示的是_，横

15、轴表示的是，横轴表示的是_._.第14页，共30页，编辑于2022年，星期五【规范解答】【规范解答】(1)(1)选选D.D.打点计时器需接交流电源打点计时器需接交流电源.重力加速度与重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码物体的质量无关，所以不需要天平和砝码.计算速度需要测相邻计算速度需要测相邻计数点间的距离，需要毫米刻度尺，故计数点间的距离，需要毫米刻度尺，故D D正确正确.(2).(2)由公式由公式v v2 22gh2gh，如绘出，如绘出 图象，其斜率也等于重力加速度图象，其斜率也等于重力加速度.答案：答案：(1)D (2)(1)D (2)速度平方的二分之一速度平方的二分之一 重物

16、下落的高度重物下落的高度第15页，共30页，编辑于2022年，星期五3.某学生利用某学生利用“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验装置来的实验装置来测量一个测量一个质量质量m=50g的重锤下落时的加速度值的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图所示纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图所示.第16页，共30页，编辑于2022年，星期五(1)(1)以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分；的空白部分；实验操作：实验操作：_，释放纸带，让重锤自由，释放纸

17、带，让重锤自由落下，落下，_._.取下纸带，取其中的一段标出计数点如图所示，测出相取下纸带，取其中的一段标出计数点如图所示，测出相邻计数点间的距离分别为邻计数点间的距离分别为s s1 1=2.60 cm=2.60 cm，s s2 2=4.14 cm=4.14 cm，s s3 3=5.69 cm=5.69 cm，s s4 4=7.22 cm=7.22 cm，s s5 5=8.75 cm=8.75 cm，s s6 6=10.29 cm=10.29 cm，已知，已知打点计时器的打点间隔打点计时器的打点间隔T=0.02 sT=0.02 s，则重锤运动的加速度，则重锤运动的加速度计算表达式为计算表达式为

18、a=_a=_，代入数据，可得加速度，代入数据，可得加速度a=_m/sa=_m/s2 2(计算结果保留三位有效数字计算结果保留三位有效数字).).第17页，共30页，编辑于2022年，星期五(2)(2)该同学从实验结果发现，重锤下落时的加速度比实际该同学从实验结果发现，重锤下落时的加速度比实际的重力加速度小，为了有效地缩小这个实验测得的加速的重力加速度小，为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进方法：方法：_._.第18页，共30页，编辑于2022年，星期五(2)(2)重锤下落时的加速度比实际的重力加速度小，

19、是因为重锤下落时所受空重锤下落时的加速度比实际的重力加速度小，是因为重锤下落时所受空气阻力过大或者纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦阻力过大气阻力过大或者纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦阻力过大.为了有效地为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，可以将重锤换成较大缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，可以将重锤换成较大质量的重锤或者实验过程中重锤下落时尽量减小纸带与限位孔之间的摩擦质量的重锤或者实验过程中重锤下落时尽量减小纸带与限位孔之间的摩擦.【解析】【解析】(1)(1)实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，实验结实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带

20、，实验结束，应立即关闭电源束，应立即关闭电源.由逐差法求解重锤下落的加速度：由逐差法求解重锤下落的加速度：答案：答案：(1)(1)接通电源接通电源 实验结束关闭电源实验结束关闭电源 9.60(9.59 9.60(9.599.619.61都正确都正确)(2)(2)将重锤换成较大质量的重锤或者实验过程中重锤下落时尽量减小纸带将重锤换成较大质量的重锤或者实验过程中重锤下落时尽量减小纸带与限位孔之间的摩擦与限位孔之间的摩擦第19页，共30页，编辑于2022年，星期五4.4.利用图利用图1 1所示的装置可所示的装置可测量滑块测量滑块在斜面上运动在斜面上运动的加速度的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中

21、光电门乙固定在斜面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器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.t.改变光电门甲的位置进行多次测量改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的记下相应的t值，所得数据如表所示值，所得数据

22、如表所示.第20页，共30页，编辑于2022年，星期五x(m)x(m)0.5000.5000.6000.6000.7000.7000.8000.8000.9000.9000.9500.950t(ms)t(ms)292.9292.9371.5371.5452.3452.3552.8552.8673.8673.8776.4776.4x/t(m/s)x/t(m/s)1.711.711.621.621.551.551.451.451.341.341.221.22(1)(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a a、滑块、滑块经过光电门乙时的瞬时速度经过

23、光电门乙时的瞬时速度v v1 1、测量值、测量值x x和和t t四个物理量之间四个物理量之间所满足的关系式是所满足的关系式是_；(2)(2)根据表中给出的数据，在图根据表中给出的数据，在图2 2给出的坐标纸上画出给出的坐标纸上画出 图图 线；线；(3)由所画出的由所画出的 图线，得出滑块图线，得出滑块加速度的大小为加速度的大小为a=_m/s2(保留保留2位有效数字位有效数字).第21页，共30页，编辑于2022年，星期五【规范解答】【规范解答】(1)(1)由运动学公式由运动学公式x=vx=v0 0t+att+at2 2=(v=(v1 1at)t+atat)t+at2 2=-at-at2 2v

24、v1 1t t，变形为，变形为 ，从此式可知，从此式可知，图线是一图线是一条斜率为负值的直线条斜率为负值的直线.(2)(2)根据题目提供的数据按根据题目提供的数据按 进行处理，把处理的数值对应描点，进行处理，把处理的数值对应描点，然后用一根直线连接这些点，所得图象如图所示然后用一根直线连接这些点，所得图象如图所示.第22页，共30页，编辑于2022年，星期五(3)(3)由图线知斜率绝对值为由图线知斜率绝对值为 =1.0 =1.0，又从，又从 at atv v1 1知，斜率的绝对值为知，斜率的绝对值为 a a，故有，故有 a=1.0 a=1.0，即，即a=2.0 m/sa=2.0 m/s2 2.

25、答案：答案：(1)at+v(1)at+v1 1或或 +v+v1 1t t(2)(2)见规范解答图见规范解答图 (3)2.0(1.8 (3)2.0(1.82.22.2范围内均正确范围内均正确)第23页，共30页，编辑于2022年，星期五5.5.光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，其结构如图甲所示，a a、b b分别是光电门的激光发射和接收分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从装置，当有物体从a a、b b间通过时，光电计时器就可以精确间通过时，光电计时器就可以精确地把物体地把物体从开始挡光到挡光结束的时间从开始挡

26、光到挡光结束的时间记录下来记录下来.现利用图乙现利用图乙所示的装置所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中，图中MNMN是水是水平桌面，平桌面，Q Q是长木板与桌面的接触点，是长木板与桌面的接触点，1 1和和2 2是固定在长木板是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端有画出，长木板顶端P P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，木板的顶端滑下，第24页，共30页，编辑于2022年，星期五光电门光电门1 1、2 2各自连接的计时

27、器显示的挡光时间分别为各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0101.0102 2s s和和4.0104.0103 3s.s.用精度为用精度为0.05mm0.05mm的游标卡尺测的游标卡尺测量滑块的宽度为量滑块的宽度为d d1.010cm.1.010cm.(1)(1)滑块通过光电门滑块通过光电门1 1时的速度时的速度v v1 1_m/s_m/s，滑块通过光电，滑块通过光电门门2 2时的速度时的速度v v2 2_m/s.(_m/s.(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)第25页，共30页，编辑于2022年，星期五(2)(2)由此测得的瞬时速度由此测得的瞬时速度v v1 1和和v v2 2

28、只是一个近似值，它们实质上是只是一个近似值，它们实质上是通过光电门通过光电门1 1和和2 2时的时的_，要使瞬时速度的测量值更接，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将近于真实值，可将_的宽度减小一些的宽度减小一些.(3)(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量为了计算出滑块的加速度，除了测量d d、t t1 1和和t t2 2之外，还需之外，还需要测量要测量_._.则用这些物理量计算加速度的表则用这些物理量计算加速度的表达式为达式为a=_.a=_.第26页，共30页，编辑于2022年，星期五【解析】【解析】(1)v(1)v1 1 m/s m/s1.0 m/s1.0 m/sv v2 2 m/s

29、 m/s2.5 m/s2.5 m/s(2)v(2)v1 1、v v2 2实质上是滑块通过光电门实质上是滑块通过光电门1 1和和2 2时的平均速度，要使瞬时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些.(3)(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量为了计算出滑块的加速度，除了测量d d、t t1 1和和t t2 2之外，还需之外，还需要测量的物理量有两种方案要测量的物理量有两种方案.第27页，共30页，编辑于2022年，星期五方案一：测滑块由光电门方案一：测滑块由光电门1 1运动至光电门运动至光电门2 2所用时间所用时间

30、t t，由，由v v2 2=v=v1 1+at+at得得方案二：测两光电门之间的距离方案二：测两光电门之间的距离L L，由，由 =2aL =2aL得得答案：答案：(1)1.0 2.5 (2)(1)1.0 2.5 (2)平均速度平均速度 滑块滑块(3)(3)滑块由光电门滑块由光电门1 1运动至光电门运动至光电门2 2所用时间所用时间t t或两光电门之间的或两光电门之间的距离距离L L 或或第28页，共30页，编辑于2022年，星期五6.6.小球做匀变速直线运动时的频闪照片如图所示，已知频闪周期小球做匀变速直线运动时的频闪照片如图所示，已知频闪周期T T0.1s0.1s，小球相邻位置间距分别为，小

31、球相邻位置间距分别为OAOA6.51cm6.51cm，ABAB5.59cm5.59cm，BCBC4.70cm4.70cm，CDCD3.80cm3.80cm，DEDE2.89cm2.89cm，EFEF2.00cm.2.00cm.小球在位置小球在位置A A时的时的速度大小速度大小v vA A_m/s._m/s.小球运动的加速度大小小球运动的加速度大小a a_m/s_m/s2 2.(.(保留两位小数保留两位小数)第29页，共30页，编辑于2022年，星期五【解析】【解析】根据匀变速直线运动的规律，小球经过根据匀变速直线运动的规律，小球经过A A点的瞬时速度点的瞬时速度等于等于OBOB段的平均速度，即段的平均速度，即v vA A OBOB 0.61 m/s.0.61 m/s.由逐差法求小球运动的加速度由逐差法求小球运动的加速度所以加速度大小为所以加速度大小为0.90 m/s0.90 m/s2 2.答案：答案：0.61 0.900.61 0.90第30页，共30页，编辑于2022年，星期五