高一物理匀变速直线运动的研究3.ppt

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1、第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究第第1节节 实验实验:探究小车速度随时间变探究小车速度随时间变化的规律化的规律知识识记知识识记 一一 实验原理实验原理1.打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置.2.求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度平均速度代替代替.3.在在v-t图象中图象中,图线的倾斜程度表示图线的倾斜程度表示加速加速度度的大小的大小,如果如果v-t图图象是一条倾斜的直线象是一条倾斜的直线,说明物体做说明物体做匀变速直线运动匀变速直线运动.二二 数据处理

2、数据处理1.表格法表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比舍掉开始一些比较密集的点较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点在后面便于测量的地方找一个开始点,作为计作为计数始点数始点,以后依次每五个点取一个计数点以后依次每五个点取一个计数点,并标明并标明0 1 2 3 4,测量各计数点到测量各计数点到0点的距离点的距离x,并记录填入表中并记录填入表中.位置编号位置编号012345时间时间t/sx/mv/(ms-1)(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离x1 x2 x3.(3)利用一段时

3、间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬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时速度求得各计数点1 2 3 4 5的的瞬时速度瞬时速度,填入上面的表格填入上面的表格中中.(4)根据表格的数据根据表格的数据,分析速度随时间怎样变化分析速度随时间怎样变化.2.图象法图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间横轴表示时间,纵轴表示纵轴表示速速度度,并根据表格中的数据在坐标系中描点并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的不在线上的点尽量均匀地分布在直线的两侧点

4、尽量均匀地分布在直线的两侧,个别偏差比较大的点忽个别偏差比较大的点忽略不计略不计,如图如图2-1-1所示所示.(3)观察所得到的直线观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律分析物体的速度随时间的变化规律.15分钟随堂验收分钟随堂验收1.在实验过程中在实验过程中,对减小实验误差来说对减小实验误差来说,下列方法中有益的是下列方法中有益的是()A.选取计数点选取计数点,把每打把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰只利用点迹清晰 点与点间隔适当的点与点间

5、隔适当的那一部分进行测量那一部分进行测量 计算计算D.选用各处平整程度选用各处平整程度 光滑程度相同的长木板做实验光滑程度相同的长木板做实验ACD解析解析:选取计数点的方法选取计数点的方法,利用点迹清晰利用点迹清晰 点与点间隔适当的点与点间隔适当的那一部分进行测量那一部分进行测量 计算可减小测量误差计算可减小测量误差,故故A C正确正确;小小车的加速度不能太大车的加速度不能太大,但也不能太小但也不能太小,应当适中应当适中,故故B错错;选选用各处平整程度用各处平整程度 光滑程度相同的长木板做实验光滑程度相同的长木板做实验,可以减小可以减小因速度变化不均匀带来的误差因速度变化不均匀带来的误差,故故

6、D正确正确.2.下列关于计数点的说法中下列关于计数点的说法中,不正确的是不正确的是()A.用计数点进行测量计算既方便又可减小误差用计数点进行测量计算既方便又可减小误差B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的相邻计数点间的时间间隔应是相等的C.相邻计数点间的距离应是相等的相邻计数点间的距离应是相等的D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的计数点是从计时器打出的实际点中选出来的,相邻计数点相邻计数点间点痕的个数相等间点痕的个数相等C 3.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中,给你以下给你以下器材器材:打点计时器打点计时器 电池组电池组 纸带纸带 复写纸复写

7、纸 小车小车 钩码钩码 细绳细绳 导线导线 一端附有定滑轮的长木板一端附有定滑轮的长木板.其中不需要的器材是其中不需要的器材是_,还需要增添的器材有还需要增添的器材有_和和_.刻度尺刻度尺电池组电池组低压交流电源低压交流电源4.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中,某同学操某同学操作中有以下实验步骤作中有以下实验步骤,其中有错误或遗漏的步骤其中有错误或遗漏的步骤.(遗漏步遗漏步骤可编上序号骤可编上序号G H)A.拉住纸带拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带,再接再接通电源通电源B.将打点计时器固定在平板上

8、将打点计时器固定在平板上,并接好电路并接好电路C.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重下面吊着适当重的钩码的钩码D.取下纸带取下纸带E.将平板一端抬高将平板一端抬高,轻推小车轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动使小车能在平板上做匀速运动F.将纸带固定在小车尾部将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位并穿过打点计时器的限位孔指出有错误的步骤并改正孔指出有错误的步骤并改正_遗漏的步骤遗漏的步骤_.合理的实验顺序为合理的实验顺序为_.A中应先接通电源中应先接通电源,再放开纸带再放开纸带;D中取下纸带之前应先断中取下纸带之前应先断开电源开电源,使计

9、时器停止工作使计时器停止工作;实验中应补充实验中应补充G步骤换上新纸带步骤换上新纸带,再重复做三次再重复做三次.实验实验步骤顺序步骤顺序BFECADG45分钟课时作业分钟课时作业一一 选择题选择题1.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中,下列说法下列说法中正确的是中正确的是()A.通过调节通过调节,使小车使小车 纸带纸带 拉线和定滑轮上边缘在一条直线拉线和定滑轮上边缘在一条直线上上B.坐标轴单位长度越小越好坐标轴单位长度越小越好C.开始前要先接通电源后松纸带开始前要先接通电源后松纸带,打完点要先断开电源后取打完点要先断开电源后取纸带纸带D.钩码的质量

10、越大越好钩码的质量越大越好 解析解析:实验中要调节滑轮的高度使小车实验中要调节滑轮的高度使小车 纸带纸带 拉线和定滑拉线和定滑轮上边缘在一条直线上轮上边缘在一条直线上,可以减小摩擦可以减小摩擦,所以所以A对对.要适当地要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内内,所以所以B错错.开始前要先接通电源后松纸带开始前要先接通电源后松纸带,打完点要先断打完点要先断开电源后取纸带开电源后取纸带,这样可以保证打第一个点时小车的速度这样可以保证打第一个点时小车的速度为零为零,所以所以C对对.钩码的质量要适中钩码的质量要适中,不要太大也不要太

11、小不要太大也不要太小,100 g左右为宜左右为宜,以免加速度过大而使纸带上的点太少以免加速度过大而使纸带上的点太少,或或加速度太小加速度太小,而使各段位移无多大差别而使各段位移无多大差别,所以所以D错错.答案答案:AC 2.在实验中在实验中,得到纸带如图得到纸带如图2-1-2所示所示,图中的点为计数点图中的点为计数点,在在每两个相邻的计数点间还有每两个相邻的计数点间还有4个点没有画出个点没有画出,则小车运动的则小车运动的加速度为加速度为(单位单位:m/s2)()A.0.2 B.2.0 C.20.0 D.200.0解析解析:在此题中在此题中,每每5个点取一个计数点个点取一个计数点,所以每相邻两个

12、计数所以每相邻两个计数点间的时间间隔为点间的时间间隔为T=50.02 s=0.1 s,由由 可计算可计算B C D E各点速度分别为各点速度分别为vB=0.31m/s vC=0.51m/s vD=0.71m/s vE=0.91m/s.结合加速度定义结合加速度定义 得得a=2.0m/s2.答案答案:B3.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中,算出小车算出小车经过各计数点的瞬时速度如下经过各计数点的瞬时速度如下:计数点序号计数点序号123456计数点对应计数点对应的时刻的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的通过计数点的速

13、度速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度为了计算加速度,合理的方法是合理的方法是()A.根据任意两计数点的速度用公式根据任意两计数点的速度用公式a=v/t算出加速度算出加速度B.根据实验数据画出根据实验数据画出v-t图象图象,量出其倾角量出其倾角,由公式由公式a=tan求求出加速度出加速度C.根据实验数据画出根据实验数据画出v-t图象图象,由图线上相距较远的两点所对由图线上相距较远的两点所对应的速度应的速度 时间用公式时间用公式a=v/t算出加速度算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为算出

14、平均值作为小车的加速度小车的加速度 解析解析:方法方法A偶然误差较大偶然误差较大.方法方法D实际上也仅由始实际上也仅由始 末两个末两个速度决定速度决定,偶然误差也比较大偶然误差也比较大.只有利用实验数据画出对应只有利用实验数据画出对应的的v-t图象图象,才可充分利用各次测量数据才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差减小偶然误差.由由于在物理图象中于在物理图象中,两坐标轴的分度大小往往是不相等的两坐标轴的分度大小往往是不相等的,根根据同一组数据据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图象可以画出倾角不同的许多图象,方法方法B是错是错误的误的.正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度正确的方法是根

15、据图象找出不同时刻所对应的速度值值,然后利用公式然后利用公式a=v/t算出加速度算出加速度,故选故选C.答案答案:C二二 非选择题非选择题4.在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中,交流电源交流电源频率为频率为50 Hz.图图2-1-3是某次实验的纸带是某次实验的纸带,舍去前面比较密舍去前面比较密的点的点,从从0点开始点开始,每每5个连续点取个连续点取1个计数点个计数点,标以标以1 2 3那么相邻两个计数点之间的时间为那么相邻两个计数点之间的时间为_s,各计数点与各计数点与0计数点之间的距计数点之间的距离依次为离依次为x1=3 cm x2=7.5 cm

16、 x3=13.5 cm,则物体通过则物体通过1计数点的速度计数点的速度v1=_m/s,通过通过2计数点的速度计数点的速度v2=_m/s,运动的运动的加速度为加速度为_m/s2.0.10.3750.5251.5 5.一小球在桌面上从静止开始做加速运动一小球在桌面上从静止开始做加速运动,现用高速摄影机在同现用高速摄影机在同一底片上多次曝光一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位并将小球的位置编号置编号.如图如图2-1-4所示所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为作为零时刻零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均为摄影机连续两次曝

17、光的时间间隔均为0.5 s,小球从小球从1位置位置到到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06 m/s,v3=_m/s,v4=0.18 m/s,v5=_m/s.在图在图2-1-5中作出小球中作出小球的速度的速度-时间图象时间图象(保留描点痕迹保留描点痕迹).答案答案:0.12 0.24 v-t图象见图图象见图2-1-66.做变速运动的小车做变速运动的小车,牵引牵引一条纸带通过打点计时器一条纸带通过打点计时器,交流交流电源的频率是电源的频率是50 Hz,由纸带上由纸带上打出的某一点开始打出的某一点开始,每每5个点剪个点剪下一段纸带下一

18、段纸带,如图如图2-1-7所示所示,每每一段纸带的一端与一段纸带的一端与x轴相重合轴相重合,与与y轴平行放置轴平行放置,将纸带贴在将纸带贴在坐标系中坐标系中.(1)本实验中运动的小车本实验中运动的小车,相邻相等时间内位移存在某种关系相邻相等时间内位移存在某种关系,请你仔细研请你仔细研究图究图2-1-7,找出这一关系找出这一关系;(2)请画出小车的请画出小车的v-t图象图象;(3)根据图象求出其加速度大小根据图象求出其加速度大小.答案答案:(1)剪下的纸条长度表示剪下的纸条长度表示0.1 s时间内位移的大小时间内位移的大小,可近可近似认为速度似认为速度 vx,纸条的长度表示速度纸条的长度表示速度

19、.(2)略略 (3)a=0.78 m/s27.在研究匀变速直线运动的实验中在研究匀变速直线运动的实验中,如图如图2-1-8所示为一次记所示为一次记录小车运动情况的纸带录小车运动情况的纸带,图中图中A B C D E为相邻的计数点为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔相邻计数点的时间间隔T=0.1 s.(1)根据公式根据公式_计算各点瞬时速度计算各点瞬时速度,则则vD=_m/s,vC=_m/s,vB=_m/s.1.38 3.902.64(2)在图在图2-1-9所示的坐标系中作出小车的所示的坐标系中作出小车的v-t图线图线.(3)将图线延长与纵轴相交将图线延长与纵轴相交,交点的速度是交点的速度是_,此速度的物理意义是此速度的物理意义是_.0.2 m/s零时刻小车经过零时刻小车经过A点时的速度点时的速度(2)由题述数据作出小车的由题述数据作出小车的v-t图线如图图线如图2-1-10所示所示.(3)将图线延长后将图线延长后,与纵轴的交点的速度约是与纵轴的交点的速度约是v=0.2 m/s,它它表示零时刻小车经过表示零时刻小车经过A点时的速度点时的速度.