实验：研究匀变速直线运动.ppt

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1、1.1.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。2.2.会计算小车运动的加速度和某一时刻的瞬时速度。会计算小车运动的加速度和某一时刻的瞬时速度。实验实验 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动要点归纳要点归纳【实验目的实验目的】【实验原理实验原理】1.1.打点计时器打点计时器 (1)(1)作用：计时仪器作用：计时仪器,每隔每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点.(2)(2)工作条件：工作条件：电磁打点计时器：电磁打点计时器：4 V4 V6 V6 V的交流电源的交流电源.电火花计时器：电火花计时器：220 V220 V的交流电源的交流电源.(3)3)纸

2、带上各点的意义纸带上各点的意义:表表 示示 和和 纸纸 带带 相相 连连 的的 物物 体体 在在 不不 同同 时时 刻刻 的的 位位 置置.通通 过过 研研 究究 纸纸 带带 上上 各各 点点 之之 间间 的的 间间 隔隔,可可 以以 判判 断断 物体的运动情况物体的运动情况.2.2.利用纸带判断物体做匀变速直线运动的方法利用纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 (1 1)沿沿 直直 线线 运运 动动 的的 物物 体体 在在 连连 续续 相相 等等 时时 间间 内内 不不 同同 时时 刻刻 的的 速速 度度 分分 别别 为为v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、,若若 v v2

3、 2-v v1 1=v v3 3-v v2 2=v v4 4-v v3 3=,则则 说说 明明 物物 体体 在在 相相 等等 时时 间间 内内 速速 度度 的的 增增 量量 相相 等等,由由 此此 说说 明明 物物 体体 在在 做做 匀匀 变变 速速 直直 线线 运运 动动,即即a a=(2)(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为：沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为：s s1 1,s s2 2,s s3 3,s s4 4,若若s s=s s2 2-s s1 1=s s3 3-s s2 2=s s4 4-s s3 3=,则说明物体在做匀变速直线运动则说明物体在做匀变速直线运

4、动,且且s s=aT=aT2 2.3.3.速度、加速度的求解方法速度、加速度的求解方法 (1)(1)“平均速度法平均速度法”求速度求速度,即即v vn n=,=,如图如图1 1所示所示.图图11.1.把附有滑轮的长木板放在实验桌上把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面并使滑轮伸出桌面,把打点把打点 计时器固定在长木板上没有滑轮的一端计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路连接好电路.2.2.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码下边挂上合适的钩码,把纸带穿过打点计时器把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面并把它的一端固

5、定在小车的后面.实验实验 装置见图装置见图2 2所示所示,放手后放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行看小车能否在木板上平稳地加速滑行.【实验器材实验器材】打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源、导线、复写纸片。钩码、刻度尺、电源、导线、复写纸片。【实验步骤实验步骤】3 3.把把小小车车停停在在靠靠近近打打点点计计时时器器处处,先先接接通通电电源源,后后 放放开开小小车车,让让小小车车拖拖着着纸纸带带运运动动,打打点点计计时时器器就就 在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列的的点点,换换上上新新纸纸带带,重

6、重复复 三次三次.图图24 4.从从几几条条纸纸带带中中选选择择一一条条比比较较理理想想的的纸纸带带,舍舍掉掉开开 始始一一些些比比较较密密集集的的点点,在在后后面面便便于于测测量量的的地地方方找找 一一个个开开始始点点,以以后后依依次次每每五五个个点点取取一一个个计计数数点点,确确定定好好计计数数始始点点,并并标标明明0 0、1 1、2 2、3 3、4 4,测测 量量各各计计数数点点到到0 0点点的的距距离离s s,并并记记录录填填入入表表中中.位置编号位置编号012345时间时间(t/t/s s)s/s/m mv v/(m/(ms s-1-1)5.5.计算出相邻的计数点之间的距离计算出相邻

7、的计数点之间的距离s s1 1、s s2 2、s s3 3 交流电压交流电压4 V4 V6 V,6 V,利用推论利用推论(s s=aTaT2 2)求加速求加速.周期是周期是0.02 s,6 6.利利 用用 一一 段段 时时 间间 内内 的的 平平 均均 速速 度度 等等 于于 这这 段段 时时 间间 中中 间间 时刻的瞬时速度求得各计数点时刻的瞬时速度求得各计数点1 1、2 2、3 3、4 4、5 5的瞬时速的瞬时速 度度,填入上面的表格中填入上面的表格中.7.7.增减所挂钩码数增减所挂钩码数,再做两次实验再做两次实验.【数据处理数据处理】由实验数据得出由实验数据得出v v-t t图象图象.(

8、1)(1)根据表格中的根据表格中的v v、t t数据数据,在在 平面直角坐标系中仔细描点，平面直角坐标系中仔细描点，如图如图3 3可以看到可以看到,对于每次实验对于每次实验,描出的几个点都大致落在一条直线上描出的几个点都大致落在一条直线上.(2 2)做做一一条条直直线线,使使同同一一次次实实验验得得到到的的各各点点尽尽量量 落落到到这这条条直直线线上上,落落不不到到直直线线上上的的点点,应应均均匀匀分分 布布在在直直线线的的两两侧侧,这这条条直直线线就就是是本本次次实实验验v v-t t图图象象,它是一条倾斜的直线它是一条倾斜的直线.图图3【实验结论实验结论】由实验得出的由实验得出的v v-t

9、 t图象进一步得出小车运动的速图象进一步得出小车运动的速 度随时间变化的规律度随时间变化的规律.有两条途径进行分析：有两条途径进行分析：(1)(1)小车运动的小车运动的v v-t t图象是一条图象是一条 倾斜的直线如图倾斜的直线如图4 4，当时间增，当时间增 加相同的值加相同的值t t,速度也会增加速度也会增加 相同的值相同的值v v,由此得出结论：小车的速度随时由此得出结论：小车的速度随时 间均匀变化间均匀变化.(2)(2)既然小车的既然小车的v v-t t图象是一条倾斜的直线图象是一条倾斜的直线,那么那么v v 随随t t变化的函数关系式为变化的函数关系式为v v=kt+bkt+b,所以小

10、车的速度所以小车的速度 随时间均匀变化随时间均匀变化.图图4【误差分析误差分析】1.1.打点计时器的计时误差打点计时器的计时误差.2.2.纸带的测量误差纸带的测量误差.【注意事项注意事项】1.1.纸带和细绳要和木板平行纸带和细绳要和木板平行,小车运动要平稳小车运动要平稳.2.2.实验中应先接通电源实验中应先接通电源,后让小车运动后让小车运动;实验后实验后 应先断开电源后取纸带应先断开电源后取纸带.3.3.要防止钩码落地和小车与滑轮相撞要防止钩码落地和小车与滑轮相撞.4.4.小车的加速度宜适当大些小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测可以减小长度的测 量误差量误差,加速度大小以能在约加速度大小

11、以能在约50 cm50 cm的纸带上的纸带上 清楚地取出清楚地取出6 67 7个计数点为宜个计数点为宜.图图5图图6 答案答案 s s1 1,s s6 6或或37.5,193.5 37.5,193.5 s s1 1,s s2 2,s s3 3,s s4 4,s s5 5,s s6 6或或 37.5,69.0,100.5,131.5,163.0,193.5 B37.5,69.0,100.5,131.5,163.0,193.5 B 偶偶然然 阻阻力力(空空气气阻阻力力,振振针针的的阻阻力力,限限位位孔孔的的阻阻 力力,复复写写纸纸的的阻阻力力等等),交交流流电电频频率率不不稳稳定定,长长度度 测量

12、测量,数据处理方法等数据处理方法等图图7图图8一、选择题一、选择题1 1.在一次实验中在一次实验中,某同学不知道所使用的交流电源的实际频率已某同学不知道所使用的交流电源的实际频率已 超过超过50 Hz,50 Hz,那么那么,他计算出来的加速度值与真实值相比他计算出来的加速度值与真实值相比()()A.A.偏大偏大 B B.偏小偏小 C.C.相等相等 D D.不能确定不能确定 解析解析 因交流电频率超过因交流电频率超过50 Hz,50 Hz,所以打点时间间隔小于所以打点时间间隔小于0.02 0.02 s,s,根据公式根据公式a a=可知可知,当当T T偏小时偏小时,a a偏大偏大.A巩固练习：巩固练习：AC答案答案 AC图图140.6050.9图图15相等相等匀加速匀加速乙同学乙同学1.10 m/s2答案答案 (1)(1)相等匀加速相等匀加速(2)(2)乙同学乙同学1.10 m/s1.10 m/s2 2 图图16图图170.250.45 m/s1答案答案 (1)0.25(1)0.250.45 0.45 m/sm/s(2)(2)解析图解析图(3)1(3)1 返回返回