高考物理总复习（重难点突破+题型探究）第一章第5课 实验 研究匀变速直线运动课件.ppt

第5课实验 研究匀变速直线运动 第二单元实验与探究 一 实验目的1 利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律 2 能画出小车运动的vt图象 根据图象求加速度 二 实验原理1 打点计时器 1 作用 打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器 当所用交流电源的频率f 50hz时 每隔0 02s打一次点 2 工作条件 电磁打点计时器 6v的交变电流 电火花计时器 220v的交变电流 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 可以利用纸带上打出的点确定计数点间的时间间隔 通过研究纸带上各点之间的间距 可以判断物体的运动情况 2 匀变速直线运动的判断设s1 s2 s3 s4 为纸带上相邻计数点之间的距离 假如 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 恒量 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 2 图象法 以打某计数点时为计时起点 利用vn 求出打各点时的瞬时速度 描点得vt图象 图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度 三 实验器材电火花计时器或电磁打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 电源 复写纸 四 实验过程 一 实验步骤1 把带有滑轮的长木板平放在实验桌上 将滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 并把打点计时器连接在电源上 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 使纸带穿过打点计时器的复写纸下 并把它的一端固定在小车的后面 调节滑轮的高度 使细绳与长木板平行 实验装置如图所示 3 将小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 等打点计时器打点稳定后 放开小车 换上新纸带 重复实验3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d 记录并填入表中 5 计算出相邻的计数点之间的距离s1 s2 s3 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 求出各计数点1 2 3 4 5的瞬时速度 填入表格中 7 增减所挂钩码数 再做两次实验 二 数据处理由实验数据得出vt图象1 根据表格中的v t数据 在直角坐标系中仔细描点 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 落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 这条直线就是本次实验的vt图线 它是一条倾斜的直线 五 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 先后顺序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 避免所描点过密或过疏 而导致误差过大 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 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 用v t图象求加速度 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vt关系图象 4 根据你画出的小车的vt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 864m s同理可得ve 0 928m s 3 小车的vt关系图象如上图所示 4 在vt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 vb 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 应用纸带求瞬时速度和加速度 例2 2014 湛江模拟 某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度 1 请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误 2 该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带 取连续的六个点 测得h1 h2 h3 h4 h5 若打点的周期为t 则打e点时速度为ve 若分别计算出各计数点对应的速度数值 并在坐标系中画出v2与h的关系图线 如图丙所示 则重力加速度g m s2 3 若当地的重力加速度值为9 8m s2 请写出产生误差的主要原因 答案 1 打点计时器应接交流电源 重物释放时应靠近打点计时器 2 9 4 3 空气阻力和摩擦阻力的影响 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 实验拓展探究 例3 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