高考物理总复习 第一章 第二单元 第5课 实验 研究匀变速直线运动课件.ppt

第二单元实验与探究第5课实验 研究匀变速直线运动 第一章运动的描述研究匀变速直线运动 知能要求与高考展望 1 知道打点计时器各部分的名称 并能够正确使用 2 能够正确选择纸带 并熟练计算某点速度及物体加速度 3 本实验题是以后几个实验的基础 也是高考实验命题的热点 课前自修 1 打点计时器打点计时器是一种利用电源 的仪器 它每隔0 02s打一次点 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 研究纸带上点与点之间的 就可以了解物体运动的情况 距离变化 计时 位置 2 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如上图所示 0 1 2 为时间间隔相等的各计数点 s1 s2 s3 为相邻两计数点间的距离 若连续相等的时间间隔内的位移之差 s s2 s1 s3 s2 则与纸带相连的物体的运动为 运动 匀加速直线 恒量 3 由纸带求物体运动加速度的通用方法如上图所示 用逐差法计算加速度 a1 a2 a3 测得的加速度 4 由纸带求物体在某计数点的瞬时速度vn 时间2t内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度 重难突破 1 打点计时器的使用 1 电磁打点计时器 电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器 它的工作电压为4 6v 当通过的电流频率为f 50hz时 它每隔0 02s打一次点 2 电火花打点计时器 电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器 给电火花打点计时器接220v电源 按下脉冲输出开关 计时器发出的脉冲电流 接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴 产生火花放电 于是在纸带上打出一系列的点 当通过的电流频率为f 50hz时 它的脉冲放电周期也是0 02s 即0 02s打一个点 2 实验原理的理解 1 由纸带求物体在某计数点瞬时速度的方法 vn 时间2t内的平均速度等于该段时间中点t时刻的瞬时速度 2 由纸带求物体运动加速度的方法 逐差法公式的推导 如上图所示 设物体做匀变速直线运动的加速度为a 在连续相等的时间t内的位移分别为s1 s2 s3 s4 由匀变速直线运动的规律 有 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 at2可得到s4 s1 s5 s2 s6 s3 3at2因此得到 a1 a2 a3 3 实验器材的选择电火花打点计时器或电磁打点计时器 纸带 交流电源 小车 细绳 一端附有滑轮的长木板 刻度尺 钩码 导线 4 实验步骤的掌握 1 如图所示 把一端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远离滑轮的一端 连接好电源 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 然后将纸带穿过打点计时器的限位孔 复写纸套在定位轴上 并压在纸带上 另一端固定在小车的后面 3 把小车停在打点计时器处 先接通打点计时器的电源 让小车拖着纸带运动 在纸带上打出一系列的点 断开电源 换上新纸带 重复实验3次 4 科学选择纸带 根据具体情况确定计数点 按实验要求进行测量计算 5 要注意的事项 1 要注意的方面就是打点计时器用的是交流电 而非直流电 这虽然在一开始的时候就强调 但还是经常出现问题 2 要注意实验结构的合理性 小车释放前应远离定滑轮 释放小车前要先接通打点计时器的电源 3 要注意的是它打点的时间间隔是0 02s 但我们通常是每隔5个点作为一个计数点 这样相邻两个计数点间的时间间隔就变成了0 1s 所以我们做题的时候一定要看清楚 题型探究 题型一 用v t图象求加速度 例1 2013 海口模拟 在做 研究匀变速直线运动 的实验中 1 实验室提供了下列器材 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s1 7 05cm s2 7 68cm s3 8 33cm s4 8 95cm s5 9 61cm s6 10 26cm 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 时间关系图象 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 审题突破 明确了实验原理才能正确选择实验器材及处理实验数据 解析 1 本实验中不需要测量力的大小 因此不需要的器材是弹簧测力计 2 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知 vd 0 864 m s 同理可得ve 0 928m s 3 小车的速度 时间关系图象如上图所示 4 在v t图象中 图线的斜率表示加速度的大小 则a 0 64 0 01 m s2 答案 1 弹簧测力计 2 0 8640 928 3 见解析图 4 0 64 0 01 方法点窍 处理纸带的两个基本方法 s at2 匀变速直线运动某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度 题型二 应用纸带如何求瞬时速度和加速度 例2 如图所示 某同学由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带 已知打点计时器使用的交流电频率为50hz 相邻两计数点间还有四个打印点未画出 由纸带上的数据可知 打e点时物体的速度v 物体运动的加速度a 结果保留2位有效数字 审题突破 利用纸带计算瞬时速度及加速度是纸带体现的物理价值 它贯穿于力学实验中 是高考的重要考点 计算瞬时速度要紧紧抓住一段过程中的平均速度为中间时刻的瞬时速度这一原理进行计算 有时可选择该点两侧最近两点来计算 也可选择远一些的对等的两点来计算 计算加速度可应用逐差法分段计算后平均 也可以采用统式计算 解析 t 5 0 02s 0 1s 方法点窍 计算某点瞬时速度时可选择该点两侧最近两点来计算 也可选择远一些的对等的两点来计算 这要看题意给出什么样的已知点 计算加速度时 若t 0 1s 则t的平方刚好与单位cm折算为m时相约 故 题型三 实验拓展探究 例3 2011 新课标全国理综 利用图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 完成下列填空和作图 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v 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 在下图中给出的坐标纸上画出 t图象 3 由所画出的 t图象 得出滑块加速度的大小为a m s2 结果保留两位有效数字 审题突破 本实验综合考查了光电门的应用 解析 可认为滑块从乙到甲做匀减速直线运动 根据运动学公式有s vt at2 得 v at 根据所给数据描点并连线如下图所示 图线的斜率为 a 根据图象得 a 2 0m s2 1 8 2 2m s2都算对 注意结果保留两位有效数字 答案 1 s vt at2或 v at 2 见解析图 3 2 0 方法点窍 注意光电门的使用 考查实验综合拓展问题时也容易考到 随堂训练 2013 惠州第三次调研 某同学用如图所示的装置测定重力加速度 1 电火花计时器的工作电压为 频率为 2 打出的纸带如图所示 实验时纸带的 填 甲 或 乙 端应和重物相连接 3 实验中在纸带上连续打出点1 2 3 9 如图所示 由纸带所示数据可算出实验时的加速度为 m s2 计算结果保留2位有效数字 4 当地的重力加