物理第一章 直线运动 实验一 研究匀变速直线运动.ppt
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1、实验一研究匀变速直线运动实验一研究匀变速直线运动实验基础实验基础热点定位热点定位跟踪训练跟踪训练实验基础实验基础理解落实理解落实 夯基础夯基础注意事项注意事项1.1.两先两后两先两后: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;实验完毕应先断开电实验完毕应先断开电源后取纸带源后取纸带.2.2.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在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和要防止钩码落地和小车与滑轮相撞小车与滑轮相撞.3.3.减小误差减小误差:小车的加速度要适当大些小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差可以减小长度的测量误差,加速加速度大小以能
2、在约度大小以能在约50 cm50 cm的纸带上清楚地取出的纸带上清楚地取出6 67 7个计数点为宜个计数点为宜.4.4.准确作图准确作图:在坐标纸上在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或避免所描点过密或过疏过疏,而导致误差过大而导致误差过大),),仔细描点连线仔细描点连线,不能连成折线不能连成折线,应作一条直线应作一条直线.误差分析误差分析1.1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差使用刻度尺测计数点的距离时有误差.2.2.作作v-tv-t图像时出现作图误差图像时出现作图误差.3.3.电源频率不稳定电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同造成打点的时间间隔不
3、完全相同.4.4.长木板粗糙程度不均匀长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差小车运动时加速度有变化造成误差.热点定位热点定位重点透析重点透析 通热点通热点热点一实验原理与操作热点一实验原理与操作【例例1 1】某同学用如图某同学用如图(甲甲)所示的实验装置研究匀变速直线运动所示的实验装置研究匀变速直线运动.实验实验步步骤骤如下如下:A.A.安装好安装好实验实验器材器材B.B.让让小小车车拖着拖着纸带纸带运运动动,打点打点计时计时器在器在纸带纸带上打下一系列小点上打下一系列小点,重复几次重复几次,选选出一条点迹比出一条点迹比较较清晰的清晰的纸带纸带,从便于从便于测测量的点开始量的点开
4、始,每五个点取一个每五个点取一个计计数数点点,如如图图(乙乙)中中a,b,c,da,b,c,d等点等点C.C.测测出出x x1 1,x,x2 2,x,x3 3结结合上述合上述实验实验步步骤骤,请请你你继续继续完成下列任完成下列任务务.(1)(1)实验中实验中,除打点计时器除打点计时器(含纸带、复写纸含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下列仪器和器材中在下列仪器和器材中,必须使用的有必须使用的有(填选项代号填选项代号).).A.A.电压合适的电压合适的50 Hz50 Hz交流电源交流电源B.B.电压可调的
5、直流电源电压可调的直流电源C.C.停表停表D.D.刻度尺刻度尺E.E.天平天平F.F.重锤重锤G.G.弹簧测力计弹簧测力计核心点拨核心点拨 (1)(1)要注意要注意“每五个点取一个计数点每五个点取一个计数点”隐含着什么信息隐含着什么信息.解析解析:(1)(1)实验中打点计时器要使用实验中打点计时器要使用50 Hz50 Hz的低压交流电源的低压交流电源;测量测量x x1 1,x,x2 2,x,x3 3要要使用刻度尺使用刻度尺;实验中无需使用停表、天平、重锤和弹簧测力计实验中无需使用停表、天平、重锤和弹簧测力计,故选故选A,D.A,D.答案答案:(1)AD(1)AD(2)(2)如果小如果小车车做匀
6、加速运做匀加速运动动,所得所得纸带纸带如如图图(乙乙)所示所示,则则x x1 1,x,x2 2,x,x3 3的关系是的关系是,已知打点已知打点计时计时器打点的器打点的时间间时间间隔是隔是t,t,则则打打c c点点时时小小车车的速度大小的速度大小是是.核心点拨核心点拨 (2)(2)选取实验器材时应根据实验过程的需要确定选取实验器材时应根据实验过程的需要确定,例如获例如获取打点纸带需打点计时器工作取打点纸带需打点计时器工作,测量长度需要刻度尺测量长度需要刻度尺.(3)(3)如果当如果当时电时电网中交流网中交流电电源的源的频频率率变变成成55 Hz,55 Hz,而做而做实验实验的同学并不知道的同学并
7、不知道,那那么加速度的么加速度的测测量量值值与与实际值实际值相比相比 (填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不不变变”).).核心点拨核心点拨 (3)(3)由打点纸带求匀变速直线运动的加速度时可通过画由打点纸带求匀变速直线运动的加速度时可通过画v-tv-t图像或逐差法求解图像或逐差法求解.解析:解析:(3)(3)由于电源频率增大由于电源频率增大,打点时间间隔变小打点时间间隔变小,但做实验的同学求加但做实验的同学求加速度时仍然运用较大的间隔时间速度时仍然运用较大的间隔时间,因此加速度的测量值比实际值偏小因此加速度的测量值比实际值偏小.答案答案:(3)(3)偏小偏小方法技巧方法技巧 分析求解运动
8、量的三种技巧分析求解运动量的三种技巧(1)(1)运动性质的判断运动性质的判断:看相邻计数点间的距离特点看相邻计数点间的距离特点.(2)(2)瞬时速度求解瞬时速度求解:采用平均速度法求某一点的瞬时速度采用平均速度法求某一点的瞬时速度.(3)(3)加速度的求解加速度的求解:计数点间距离的给定有两种计数点间距离的给定有两种:相邻计数点间距离和相邻计数点间距离和各计数点到各计数点到O O点的距离点的距离,计算时后者要先转化为前者计算时后者要先转化为前者,如框图所示如框图所示.【教师备用教师备用】某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的规律某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的规律.(1)
9、(1)按照实验要求应该按照实验要求应该.A.A.先释放小车先释放小车,再接通电源再接通电源B.B.先接通电源先接通电源,再释放小车再释放小车C.C.同时释放小车和接通电源同时释放小车和接通电源(2)(2)本实验必须本实验必须.A.A.要平衡摩擦力要平衡摩擦力B.B.要求悬挂物的质量远小于小车的质量要求悬挂物的质量远小于小车的质量C.C.上述两项要求都不需要上述两项要求都不需要解析解析:(1)(1)实验中应该先接通电源实验中应该先接通电源,再释放小车再释放小车,选项选项B B正确正确.(2)(2)本实验不是验证牛顿第二定律的实验本实验不是验证牛顿第二定律的实验,只需要保持合力恒定即可只需要保持合
10、力恒定即可,选选项项C C正确正确.答案答案:(1)B(1)B(2)C(2)C(3)(3)电电磁打点磁打点计时计时器是一种使用器是一种使用(选选填填“交流交流”或或“直流直流”)电电源的源的计计时仪时仪器器,它的工作它的工作电压电压是是4 46 V,6 V,当当电电源的源的频频率率为为50 Hz50 Hz时时,它每隔它每隔 s s打一次点打一次点.解析解析:(3)(3)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率当电源频率为为50 Hz50 Hz时时,它每隔它每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点.答案答案:(3)(3)交流交流 (4)
11、(4)实验实验中中该该同学从打出的若干同学从打出的若干纸带纸带中中选选取一条取一条纸带纸带,如如图图所示所示,纸带纸带上按上按时时间顺间顺序取序取A,B,C,DA,B,C,D四个四个计计数点数点,每两个点之每两个点之间还间还有四个点未画出有四个点未画出,用刻度尺用刻度尺测测得相得相邻邻各点各点间间的距离的距离为为x x1 1=3.62 cm,x=3.62 cm,x2 2=4.75 cm,x=4.75 cm,x3 3=5.88 cm.=5.88 cm.根据根据纸带纸带数据可以判断小数据可以判断小车车在做匀加速直在做匀加速直线线运运动动,理由是理由是 (请请用文字描述用文字描述););在在计计数点
12、数点C C对应对应的的时时刻刻,纸带纸带运运动动的瞬的瞬时时速度是速度是 m/sm/s,小小车车的加速的加速度是度是m/sm/s2 2.(.(以上两空小数点后保留两位数字以上两空小数点后保留两位数字)解析解析:(4)(4)当相邻相等时间内的位移之差都相等时当相邻相等时间内的位移之差都相等时,小车做匀加速直线运小车做匀加速直线运动动.v vC C=,T=0.1 s,=,T=0.1 s,可求得可求得v vC C=0.53=0.53 m/sm/s,由由xx=x=x2 2-x-x1 1=x=x3 3-x-x2 2=aT=aT2 2,可得可得a=1.13 m/sa=1.13 m/s2 2.答案答案:(4
13、)(4)相邻相等时间内的位移差相等相邻相等时间内的位移差相等0.530.531.131.13热点二实验数据处理与误差分析热点二实验数据处理与误差分析【例例2 2】在利用打点计时器做在利用打点计时器做“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验中的实验中,图图(1)(1)所示为一次记录小车运动情况的纸带所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中图中A,B,C,D,EA,B,C,D,E为相邻的计数为相邻的计数点点,相邻计数点间的时间间隔相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.T=0.1 s.(1)(1)根据纸带可判定小车做根据纸带可判定小车做运动运动.核心点拨核心点拨 (1)(1)判断质点做匀变速直线
14、运动的依据是判断质点做匀变速直线运动的依据是xx=x=x2 2-x-x1 1=x=x3 3-x-x2 2=解析解析:(1)(1)根据纸带提供的数据可知根据纸带提供的数据可知x xBCBC-x-xABAB=x xCDCD-x-xBCBC=x xDEDE-x-xCDCD=12.60 cm,=12.60 cm,故小车做匀加速直线运动故小车做匀加速直线运动.答案答案:(1)(1)匀加速直线匀加速直线 (2)(2)根据根据纸带计纸带计算各点瞬算各点瞬时时速度速度:v vD D=m/s,vm/s,vC C=m/s,vm/s,vB B=m/sm/s.在如在如图图(2)(2)所示坐所示坐标标系中作出小系中作出
15、小车车的的v-tv-t图图像像,并根据并根据图线图线求求出出a=a=.核心点拨核心点拨(2)(2)计算第计算第n n个点对应的瞬时速度的公式为个点对应的瞬时速度的公式为v vn n=.=.答案答案:(2)3.90(2)3.902.642.641.381.3812.60 m/s12.60 m/s2 2 (3)(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 m/sm/s,此速度的物此速度的物理意义是理意义是.核心点拨核心点拨(3)v-t(3)v-t图像的斜率表示加速度图像的斜率表示加速度.解析:解析:(3)(3)由图知交点的速度约为由图知交点的速度约为0.12 0.12
16、m/sm/s,表示零时刻小车经过表示零时刻小车经过A A点点的速度的速度.答案答案:(3)0.12(3)0.12表示零时刻小车经过表示零时刻小车经过A A点的速度点的速度 方法技巧方法技巧 物理实验数据的图像处理方法物理实验数据的图像处理方法对由实验获取的某两个物理量间的图像对由实验获取的某两个物理量间的图像,特别是非常规量的关系图像特别是非常规量的关系图像,题题目命制中一般图线为直线目命制中一般图线为直线,此类问题应根据实验原理中涉及的物理规律找此类问题应根据实验原理中涉及的物理规律找出两物理量间的函数关系式出两物理量间的函数关系式,确定图像的斜率、截距、面积等的物理意义确定图像的斜率、截距
17、、面积等的物理意义,进而对问题做出解答进而对问题做出解答.【教师备用教师备用】某同学用如图某同学用如图(1)(1)所示装置测量当地的重力加速度所示装置测量当地的重力加速度.(1)(1)电火花计时器的工作电压为电火花计时器的工作电压为.(2)(2)打出的纸带如图打出的纸带如图(2)(2)所示所示,实验时纸带的实验时纸带的(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)端和重锤相连端和重锤相连;解析解析:(1)(1)根据电火花计时器的构造和工作原理可知根据电火花计时器的构造和工作原理可知,其工作电压为其工作电压为220 V.220 V.(2)(2)从纸带上可以发现从左端到右端从纸带上可以发现从左端到右端,相邻的计
18、数点间的距离越来越小相邻的计数点间的距离越来越小,说说明速度越来越小明速度越来越小,与重锤相连接的纸带先打出点与重锤相连接的纸带先打出点,速度较小速度较小,所以实验时纸所以实验时纸带的乙端通过夹子和重锤相连接带的乙端通过夹子和重锤相连接.答案答案:(1)220 V(1)220 V(2)(2)乙乙 (3)(3)纸带上纸带上1 1到到9 9各点为计时点各点为计时点,由纸带所示数据算出当地的重力加速度是由纸带所示数据算出当地的重力加速度是.(4)(4)若当地的重力加速度真实值是若当地的重力加速度真实值是9.8 m/s9.8 m/s2 2,请任意写出一个测量值与真请任意写出一个测量值与真实值有差异的原
19、因实值有差异的原因 .(4)(4)测量值小于当地重力加速度的值测量值小于当地重力加速度的值,可能是由于纸带和打点计时器间的可能是由于纸带和打点计时器间的摩擦阻力、空气阻力等的原因摩擦阻力、空气阻力等的原因.答案:答案:(3)9.4 m/s(3)9.4 m/s2 2(4)(4)纸带和打点计时器间的摩擦阻力、空气阻力等纸带和打点计时器间的摩擦阻力、空气阻力等热点三实验创新与改进热点三实验创新与改进新题体验新题体验1 1.(2016.(2016甘肃张掖一诊甘肃张掖一诊)物理小组的同学用如图物理小组的同学用如图(甲甲)所示的实验器材测所示的实验器材测定重力加速度定重力加速度,实验器材有实验器材有:底座
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