高中物理 第3章 第2节 匀变速直线运动的实验探究课件 鲁科版必修1.ppt

第3章 第2节 实验理论指导 典题案列导析 知能演练提升 题型一 题型二 题型三 一 实验目的 1 练习使用电磁打点计时器或电火花打点计时器 2 学会利用纸带研究物体的运动情况 3 利用v t图像分析实验数据 描述物体的运动 二 实验原理 1 打点计时器 1 用途及特点 计时仪器 每隔0 02s打一次点 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间隔 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 3 v t图像匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 图线的斜率表示加速度 三 实验器材电磁打点计时器 或电火花打点计时器 纸带 光滑长木板 小车 刻度尺 长度在30cm以上 最好使用透明塑料尺 低压交流电源 或220v交流电源 导线 四 实验步骤 1 如图3 2 1所示 把附有定滑轮的长木板平放在实验桌上 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 图3 2 1 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 然后把纸带穿过打点计时器 并把纸带的一端固定在小车的后面 3 把小车停在靠近打点计时器的位置 先接通电源 后释放小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一列小点 换上新纸带 重复实验两次 4 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子 在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点 为了计算方便和减小误差 通常用连续打五个点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 并填入自己设计的表格中 今提供下面表格以供参考 5 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1 2 3 4 5的瞬时速度 填入上表格中 6 增减所挂的钩码数 再做两次实验 六 注意事项 1 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 2 应该是先接通电源 等打点稳定后 再释放小车 3 打点完毕 立即断开电源 4 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 选择一条点迹清晰的纸带 舍弃点密集部分 适当选取计数点 弄清楚所选的时间间隔t 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 7 不要分段测量各段位移 应尽可能地一次测量完毕 可先统一量出各计数点到开始点之间的距离 读数时应估读到毫米的下一位 8 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t 0 02s 5 0 1s 9 在坐标纸上画v t图像时 注意坐标轴单位长度的选取 应使图像尽量分布在较大的坐标平面内 七 误差分析 1 使用电磁打点计时器测物体的运动速度 多处摩擦会影响物体的运动 如纸带与振针间的摩擦 纸带与限位孔间的摩擦 使用电火花计时器可较好地避免这些摩擦 2 所使用的电源频率不稳定 导致计时误差 3 纸带上计数点间距离的测量带来偶然误差 4 长木板各处的粗糙程度并非完全相同 5 用作图法 作出的v t图线并非是一条直线 八 它案设计 频闪照相法应用1 频闪照相法记录物体位置的原理 1 频闪灯每隔相等的时间曝光一次 当物体运动时利用照相机可以拍下物体每隔相等的时间到达的位置 频闪照相法与打点计时器使用的效果一样 都是既记录了物体的位移又记录了运动的时间 只不过打点计时器用点表示了物体的位置 频闪照相法得到的是物体像的位置 2 频闪照相法与打点计时器的方法的比较 频闪照相法与打点计时器的方法相比 频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率 频闪照片上相同的时间间隔的影像则与打点计时器在纸带上打出的点相当 频闪照片既记录了物体时间信息 又记录了物体运动的位移信息 通过对照片的研究 就可以分析物体运动的速度变化规律 2 方案实施 1 器材选择 频闪灯 小球 刻度尺 光滑凹槽直轨道 2 操作指南 固定光滑凹槽直轨道 使其与水平面夹角适当 把频闪灯放在轨道正侧面 并接好电源 开通频闪灯后 开始释放小球 取出照片后 重复两次 例1 1 使用打点计时器时 下列问题对实验有什么影响 a 将接线柱接在直流电源上 影响是 b 电源的频率不稳 影响是 c 打点的振针压在复写纸上过紧 影响是 d 电源的电压不稳 影响是 e 振针过长 影响是 2 在 匀变速直线运动的实验探究 的实验中 用打点计时器在纸带上打点 以记录小车的运动情况 在这一实验中 某同学操作了以下实验步骤 a 拉住纸带 将小车移至靠近打点计时器处 放开纸带 再接通电源 b 将打点计时器固定在平板上 并接好电路 c 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着适当重的钩码 d 取下纸带 重复操作三次 e 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤修改完善并按合理的顺序填写在下面横线上 解析 1 a 将打点计时器接直流电源 打点计时器不工作 因此不打点 b 打点计时器的打点时间间隔等于交流电的周期 电源的频率不稳定 周期变化 打点计时器的打点时间间隔变化 打出点间的距离不是在相同时间内通过的位移 c 振针与纸带的接触时间过长 使点迹变成短线 d 电压不稳 影响打点的清晰度 当电源电压较高时 打出的点迹清晰 当电压较低时 点迹模糊 但是不影响打点的时间间隔 e 振针紧紧压在复写纸上 当纸带在复写纸下面运动时 在纸带上划出一条条间断的短线 2 根据实验规范操作要求可知 a中应先接通电源 再释放纸带 d中应先关闭电源后取下纸带 实验步骤的合理顺序是b e c a d 答案 a 不打点b 打点时间间隔不稳定c 打出短线d 点迹清晰度不均匀e 打出短线 2 a中应先接通电源 再释放纸带 d中取下纸带前应先断开电源 正确顺序为 becad 例2 某同学用如图3 2 3所示装置测量加速度a 所用交流电源的频率为50hz 在所选纸带上取某点为0号计数点 然后每3个点取一个计数点 所有测量数据及其标记符号如图3 2 4所示 图3 2 3 图3 2 4 从数据处理方法看 在s1 s2 s3 s4 s5 s6中 对实验结果起作用的 方法a中有 方法b中有 因此 选择方法 填 a 或 b 更合理 这样可以减小实验的 填 系统 或 偶然 误差 本实验误差的主要来源有 试举出两条 从计算结果可以看出 方法b中s1 s2 s3 s4 s5 s6六个数据都参与了运算 因此方法b的误差更小 选择方法b更合理 本实验的误差来源除了上述测量和计算带来的误差外 其他的误差还有阻力 包括空气阻力 振针的阻力 限位孔的阻力 复写纸的阻力等 交流电频率的变动等 答案 s1 s6s1 s2 s3 s4 s5 s6b偶然见解析 例3 用电磁打点计时器或电火花打点计时器打出的纸带只能测定短距离运动的速度和加速度 若测量长距离过程中的速度或速度的变化 如测定某人在走路过程中的速度就不能