鲁科物理必修1课件：第3章第2节.ppt

第2节 匀变速直线运动的实验探究,目标导航 1.掌握打点计时器的原理及应用 2了解频闪照相法的应用(难点) 3掌握匀变速直线运动的实验探究(重点),1打点计时器的分类 (1)打点计时器是一种记录物体运动_和_信息的仪器 (2)电磁打点计时器，工作电压为_ ，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，振针也就跟着上下振动如果电源的频率为50 Hz，振针就会通过复写 纸每隔_ 在纸带上打一个点,时间,位移,46 V,0.02 s,(3)电火花计时器，使用时， _套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔接通_ V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电当电源的频率是50 Hz时，每隔_ 在纸带上打一个点,墨粉纸盘,220,0.02 s,2电磁打点计时器的工作原理 电磁打点计时器每隔_ 打一次点(由于电源频率是_ Hz)，因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的_，研究纸带上各点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况 3频闪照相法及其应用 (1)频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的影像的方法,0.02 s,50,位置,(2)频闪灯：每隔_闪光一次，如每隔_ 闪光一次，即每秒闪光10次 (3)频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的_，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片 (4)记录信息：物体运动的_和_.,相等时间,0.1 s,位置,时间,位移,4用打点计时器测量瞬时速度 用测量瞬时速度的方法 如图所示 根据D、F两点间的位移s和时间t，算出 纸带在这两点间的平均速度_.用这个平均速度代表纸带经过E点的_,瞬时速度,一、实验目的 1练习使用打点计时器 2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法 3测定匀变速直线运动的加速度 4学会探究重力作用下运动的规律和方法,二、实验原理 1打点计时器及其应用,特别提醒：电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦大，电火花打点计时器在使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小,同时它的操作简易，使用安全可靠(脉冲放电电流平均值不大于5 A),三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、小车、垫片、长木板、刻度尺、导线等 四、实验步骤 1将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜 2连接好打点计时器的电路(注意此过程中要断开开关),3将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面,并使小车靠近打点计时器 4闭合电路开关，然后释放小车，打完纸带后立即关闭电源 5更换纸带，重复操作三次 6选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点,找一适当的点作为开始点选择相隔0.1 s的若干个计数点进行长度测量，并将数据填入设计好的表格中,逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，达到正、负偶然误差充分抵消的效果，使计算结果更接近真实值 2用vt图象求加速度 (1)在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1 s的若干计数点进行测量在选好的开始点下面标明0，在第六个点下面标1，在第十一个点的下面标2，依此类推，每5个点,下面计一个数,这些标数字的点叫做计数点如图所示，测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、s3填入下表,(3)用横坐标表示时间T、纵坐标表示瞬时速度v，在坐标平面上标出(T，v1)、(2T，v2)各点，把这些点连接起来可画出一条直线，它就是物体运动的速度图象从此直线的斜率就可求得物体的加速度 图象的具体作法： 根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系(让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积) 描点：观察和思考点的分布规律,拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点尽可能等量地分布在直线两侧 特别提醒：理论上，时间间隔越小，求出的平均速度越接近某点或某时刻的瞬时速度但是时间间隔越小，位移也就越小，测量时的相对误差也就越大，所以时间间隔太大或太小都不合适，应该根据实际情况选取合适的两个点，求两点间的平均速度,六、误差分析,七、注意事项 1交流电源电压及频率必须符合要求 2固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置 3实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度或更换复写纸 4小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防止小车从木板上掉下来,5开始实验时，先接通电源，待打点计时器打点稳定后再让小车运动 6复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰 7要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为0.1 s. 8画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内,某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中，得到如图所示的实验纸带实验中打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带前面的几个点较模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、,C、D、E点的对应速度vB_ m/s，vC_ m/s，vD_m/s，vE_m/s，由此推得F点的速度vF_m/s.小车从B运动到C的加速度a1_m/s2，从C运动到D的加速度a2_m/s2，从D运动到E的加速度a3_m/s2.,【思路点拨】 解答本题的关键是掌握利用纸带分析匀变速直线运动的方法,【答案】 0.2525 0.3275 0.4025 0.4775 0.5525 0.75 0.75 0.75,变式训练 1如图是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质,答案：见解析,一打点计时器固定在倾角为的斜面上,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,打出的纸带的一段，如图所示纸带上0,1,2,3,4,5,6是计数点，每相邻计数点之间的时间为0.1 s.,(1)根据纸带上记录的数据判断，小车是做_运动 (2)若小车做匀加速运动,则加速度大小a_. (3)小车在计数点3所对应的速度大小v_. 【思路点拨】 解答本题要把握以下三点： (1)判断小车做匀变速直线运动的方法：s是一恒值 (2)求解加速度a的方法之一：sat2. (3)一段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,【答案】 (1)匀加速直线 (2)4 m/s2 (3)1.6 m/s,变式训练 2在“研究匀变速直线运动”的实验中，如图给出了从0开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0,1,2,3,4,5,6都为计数点测得：s11.40 cm，s21.90 cm，s32.38 cm，s42.88 cm，s53.39 cm，s63.87 cm，那么：,(1)在打点计时器打出点1,2,3,4,5时，小车的速度分别为：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s. (2)在平面直角坐标系中作出速度时间图象. (3)分析小车运动速度随时间变化的规律,(2)利用描点法作出vt图象，如图所示 (3)小车运动的vt图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系” 答案：见解析,一小球在桌面上从静止开始做匀加速运动现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号如图所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1 s，则小球在4位置时的瞬时速度约为_ m/s，小球从1位置到6位置的运动过程中的平均速度为_m/s