高考物理新一轮总复习（基础深化+典例透析+高分在握）实验一 研究匀变速直线运动.ppt

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究 实验一研究匀变速直线运动 实验目的1 练习使用打点计时器 学会用打上点的纸带研究物体的运动情况 2 会利用纸带求匀变速直线运动的速度 加速度 3 利用打点纸带探究小车速度随时间变化的规律 并能画出小车运动的v t图象 根据图象求加速度 实验原理1 打点计时器 1 作用 计时仪器 每隔0 02s打一次点 2 工作条件 3 纸带上点的意义 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置 通过研究纸带上各点之间的距离 可以判断物体的运动情况 可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔 2 利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设x1 x2 x3 x4 为纸带上相邻两个计数点之间的距离 假如 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 常数 即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量 则与纸带相连的物体做匀变速直线运动 3 由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn xn xn 1 2t 4 由纸带求物体运动加速度的方法 1 逐差法 即根据x4 x1 x5 x2 x6 x3 3at2 t为相邻两计数点之间的时间间隔 求出a1 x4 x1 3t2 a2 x5 x2 3t2 a3 x6 x3 3t2 再算出a1 a2 a3的平均值a a1 a2 a3 3 即为物体的加速度 2 图象法 求出打各个计数点时纸带的瞬时速度 再作出v t图象 图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度 实验器材电火花计时器 或电磁打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 电源 复写纸片 实验步骤1 仪器安装 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 细绳跨过定滑轮 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 实验装置见下图所示 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 2 测量与记录 1 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 2 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 从后边便于测量的点开始确定计数点 为了计算方便和减小误差 通常用连续打点五次的时间作为时间单位 即t 0 1s 正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离 并填入设计的表格中 3 利用某一段时间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的瞬时速度 4 增减所挂钩码数 再重复实验两次 数据处理及实验结论1 由实验数据得出v t图象 1 根据表格中的v t数据 在平面直角坐标系中仔细描点 如右图所示可以看到 对于每次实验 描出的几个点都大致落在一条直线上 2 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v t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 1 分析图象的特点得出 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线如右图所示 当时间增加相同的值 t时 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 2 通过函数关系进一步得出 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 显然v与t成 线性关系 小车的速度随时间均匀变化 注意事项 2 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v t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 1 分析图象的特点得出 小车运动的v t图象是一条倾斜的直线如右图所示 当时间增加相同的值 t时 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 2 通过函数关系进一步得出 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 显然v与t成 线性关系 小车的速度随时间均匀变化 注意事项1 平行 纸带 细绳要和木板平行 2 两先两后 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验完毕应先断开电源 后取纸带 3 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地和小车与滑轮相撞 4 减小误差 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度的测量误差 加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6 7个计数点为宜 5 作出速度 时间图象 通过图象的斜率求解物体的加速度 6 剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 1 由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2cm 则计数点6 7之间的距离比计数点5 6之间的距离多1 27cm 故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 2 计数点5对应的速度 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 物块做加速运动时的加速度大小 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 则计数点6对应的速度为v6 v5 a加t 1 00 2 00 0 1 m s 1 20m s 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 3 物块做减速运动时的加速度大小为 考点一实验数据的处理 2012 高考山东卷 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 1 通过分析纸带数据 可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 2 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 3 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用g a 来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 选填 偏大 或 偏小 解析 由牛顿第二定律得 mg ma 所以 a g 由于除去物块与桌面间的摩擦力 纸带还受到摩擦力的作用 故计算结果比动摩擦因数的真实值偏大 答案 1 67 或76 2 1 001 20 3 2 00偏大 有关力学实验中纸带问题的处理方法 1 运动性质判断 利用位移差法判断物体的运动情况 即纸带上任意两计数点间距离是否满足xn xn 1 at2 2 位移 利用刻度尺即可测量 3 瞬时速度 利用vn 或vn 求解 4 加速度 利用逐差法求解 也可以利用图象求解 考点一运动图象问题 考点二用v t图象处理实验数据 利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度 一斜面上安装有两个光电门 其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处 光电门甲的位置可移动 当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时 与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t 改变光电门甲的位置进行多次测量 每次都使滑块从同一点由静止开始下滑 并用米尺测量甲 乙之间的距离s 记下相应的t值 所得数据如下表所示 考点二用v t图象处理实验数据 1 若滑块所受摩擦力为一常量 滑块加速度的大小a 滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt 测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是 2 根据表中给出的数据 在下图给出的坐标纸上画出 t图线 3 由所画出的t s t图线 得出滑块加速度的大小为a m s2 保留两位有效数字 考点二用v t图象处理实验数据 1 沿斜面向下是匀加速运动 反过来也可以看成是初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动 由位移公式有 2 见解析 3 2 0 1 8 2 2之间均正确 考点三实验原理和实验误差的分析 利用图中所示的装置可以研究自由落体运动 实验中需要调整好仪器 接通打点计时器的电源 松开纸带 使重物下落 打点计时器会在纸带上打出一系列的小点 1 为了测试重物下落的加速度 还需要的实验器材有 填入正确选项前的字母 a 天平b 秒表c 米尺 2 若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值 而实验操作与数据处理均无错误 写出一个你认为可能引起此误差的原因 1 下落时间由打点计时器测定 下落位移由米尺测定 故选c 2 由于打点计时器与纸带之间存在摩擦力 由牛顿第二定律可知mg ff ma mg 则下落的加速度值小于当地的重力加速度值 答案 1 c 2 打点计时器与纸带之间存在摩擦力 考点三实验原理和实验误差的分析 考点四创新实验设计 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器 其结构如图 甲 所示 a b分别是光电门的激光发射和接收装置 当有物体从a b间通过时 光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来 现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数 图中mn是水平桌面 q是长木板与桌面的接触点 1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门 与之连接的两个光电计时器没有画出 长木板顶端p点悬有一铅锤 实验时 让滑块从长木板的顶端滑下 光电门1 2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1 0 10 2s和4 0 10 3s 用精度为0 05mm的游标卡尺测量滑块的宽度为