高考物理一轮总复习 第4单元 实验 研究匀变速直线运动课件.ppt

1 实验目的用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律 2 实验原理 1 打点计时器 第4单元实验 研究匀变速直线运动 实验基础夯实 3 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 钩码 刻度尺 电源 核心要点突破 1 实验步骤 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 调节滑轮的高度 使细绳与平板平行 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x 并记录填入表中 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得各计数点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 2 数据处理及实验结论 1 由实验数据得出vt图象 根据表格中的v t数据 在平面直角坐标系中仔细描点 如图所示 对于每次实验 描出的几个点都大致落在一条直线上 作一条直线 使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上 落不到直线上的点 应均匀分布在直线的两侧 这条直线就是本次实验的vt图象 它是一条倾斜的直线 2 由实验得出的v t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律 有两条途径进行分析 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线 如图所示 当时间增加相同的值 t 速度也会增加相同的值 v 由此得出结论 小车的速度随时间均匀变化 既然小车的v t图象是一条倾斜的直线 那么v随t变化的函数关系式为v kt b 所以小车的速度随时间均匀变化 3 误差分析 1 根据纸带测量的位移有误差 2 电源频率不稳定 造成相邻两点的时间间隔不完全相等 3 纸带运动时打点不稳定引起测量误差 4 用作图法 作出的v t图象并不是一条直线 5 木板的粗糙程度并非完全相同 这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度 4 注意事项 1 平行 纸带 细绳要和长木板平行 2 靠近 释放小车前 应使小车停在靠近打点计时器的位置 3 一先一后 实验时应先接通电源 后释放小车 实验后先断开电源 后取下纸带 4 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地 小车与滑轮碰撞 5 减小误差 小车另一端挂的钩码个数要适当 避免速度过大而使纸带上打的点太少 或者速度太小 使纸带上打的点过于密集 6 纸带选取 选择一条点迹清晰的纸带 舍弃点迹密集部分 适当选取计数点 7 准确作图 在坐标纸上 纵 横轴选取合适的单位 仔细描点连线 不能连成折线 应作一条直线 让各点尽量落到这条直线上 落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 典例1 在做 研究匀变速直线运动 的实验时 为了能够较准确地测出加速度 将你认为正确的选项前面的字母填在横线上 a 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面b 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 连接好电器c 再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 每次必须由静止释放小车d 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面e 把小车停在靠近打点计时器处 接通直流电源后 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 实验原理与操作 自主解答 在实验中尽可能地保证小车做匀变速直线运动 同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况 既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差 其中e项中的电源应采用交流电源 而不是直流电源 答案 abcdfg 典例2 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t 0 02s 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 实验数据的处理 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 8640 928 3 见自主解答图 4 0 64 0 01 典例3 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来测量匀加速直线运动的加速度 滑块上的左右端各有一个完全一样的遮光板 若光线被遮光板遮挡 光电传感器会输出高电平 滑块在细线的牵引下向左加速运动 遮光板1 2分别经过光电传感器时 通过计算机可以得到如图乙所示的电平随时间变化的图象 实验创新设计 1 实验前 接通气源 将滑块 不挂钩码 置于气垫导轨上 轻推滑块 则图乙中的t1 t2 t3 t4间满足关系 则说明气垫导轨已经水平 2 如图丙所示 用游标卡尺测量遮光板的宽度d 挂上钩码后