高考总复习4实验研究匀变速直线运动.ppt

,(对应学生用书P13) 一、实验目的 (1)利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律 (2)能画出小车运动的vt图象，并根据图象求加速度 二、实验原理 1打点计时器 (1)作用：计时仪器，每隔0.02_s打一次点 (2)工作条件 电磁打点计时器：4 V6 V的交流电源 电火花计时器：220_V的交流电源,三、实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片 四、实验过程 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，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验装置见下图，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 4.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d，记录并填入表中,5.计算出相邻的计数点之间的距离x1、x2、x3 6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出各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中 7.增减所挂钩码数，再做两次实验,(对应学生用书P14) 要点一 误差分析 1.小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度 2纸带运动时打点不稳定引起测量误差 3纸带上计数点间距离测量带来偶然误差(如距离较小时的测量误差),4计数点间距离测量应从所标出的0、1、2、3中的0点开始，分别测出01、02、03之间的距离，然后计算01、12、23间的距离分别表示为x1、x2、x3，这样可以减小因测量带来的偶然误差 5小车运动中受摩擦力变化产生误差,要点二 注意事项 1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 2.应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住 3.先断开电源，再取下纸带 4.对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度 5.选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少 6.每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器),7.不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与第0个计数点的距离，再逐个计算x1、x2、x3，读数时应估读到0.1 mm. 8.尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：(1)细绳尽可能与板面保持平行；(2)滑轮和车轮灵活；(3)长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致 三、实验改进 钩码带动小车做加速运动时，因受轨道等各方面的影响，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，因此可用阻力小的气垫导轨替代长木板，用频闪照相或光电计时的办法替代打点计时器，可避免由于电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等，提高实验的精确度,某同学用右图所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50 Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每隔两个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图所示,该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：,答案 x1、x6 x1、x2、x3、x4、x5、x6 B 偶然 阻力、交流电频率不稳定等,(对应学生用书P14) 题型一 实验数据的处理 例1 某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，下图所示的各点是每隔4个点而标出的计数点，两相邻计数点的时间间隔为T0.10 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm. 求打A点时小车的瞬时速度和小车运动的加速度(计算结果保留两位有效数字),答案 0.86 m/s 0.64 m/s2,题型二 方法的迁移 例2 某同学用下图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动实验步骤如下： a安装好实验器材,b接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如下图甲中0、1、26点所示 c测量1、2、36计数点到0计数点的距离，分别记作：x1、x2、x3x6.,结合上述实验步骤，请你完成下列任务； (1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_和_(填选项代号) A电压合适的50 Hz交流电源 B电压可调的直流电源 C刻度尺 D秒表 E天平 F重锤 (2)将最小刻度为1 mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图乙所示，则x2_ cm，x5_ cm.,尝试解答 (1)还需要的实验器材有电压合适的50 Hz交流电源和刻度尺； (2)用毫米刻度尺读数，注意要估读一位，则x22.98 cm，x513.20 cm； (3)描点连线如下图所示,答案 (1)A C (2)2.98(2.972.99) 13.20(13.1913.21) (4)0.18(0.160.20) 4.80(4.505.10),(对应学生用书P15) 1一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为( ) A打点计时器错接在直流电源上 B电源电压不稳定 C打点计时器使用的电压过高 D振针到复写纸片的距离太小 解析 选项A会导致打点计时器不工作；电压过高会使振片受到较大的电磁力，振针与纸带接触时间稍长，纸带上会出现一些短线，选项D也会出现一些短线 答案 CD,2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超过50 Hz，那么，他计算出来的加速度值与真实值相比( ) A偏大 B偏小 C相等 D不能确定 答案 B,3某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了一条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个点取一个计数点，依打点先后编为0、1、2、3、4、5，由于不小心，纸带被撕断了，如图所示，请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答： (1)在B、C、D三段纸带中选出纸带A上撕下的那段应该是_ (2)若使用的电源频率为50 Hz，则打A纸带时，物体的加速度大小是_m/s2.,答案 (1)C (2)0.6,4一个小球沿斜面向下运动，用每隔0.1 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为0.1 s，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见下表.,(1)小球沿斜面下滑的加速度大小为_ m/s2.(保留三位有效数字) (2)根据以上数据求出小球通过位置C和位置A的速度分别为_和_(保留三位有效数字) (3)能否根据以上数据求出斜面的倾角？简要说明理由(重力加速度g为已知),5(2011无锡模拟)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_ (2)如图所示，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T0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm,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_ m/s2.,答案 (1)弹簧测力计 (2)0.864 0.928 (3)见解析图(4)(0.640.01),6在“利用打点计时器测定匀加速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上如图甲所示，某同学在打出的纸带上每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的四个点未画出)从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)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示vt关系的图线，从而求出加速度的大小