福建省福鼎市第二中学高三物理一轮复习 匀变速直线运动的实验探究课件.ppt

2匀变速直线运动的实验探究 1 了解打点计时器的结构和原理 2 会利用打点计时器测算物体的速度和加速度 3 会利用频闪照相法求物体的速度和加速度 实验室中小车的运动是物理学中最简单的物体运动 我们如何测量小车各时刻的速度 加速度呢 可直接用直尺和秒表测量位移和时间 但误差较大 用什么方法可减小测量误差呢 一 打点计时器及应用 电磁打点计时器 电火花打点计时器 两种常见打点计时器 直流 交流 交流电 1 电磁打点计时器 1 原理 2 构造 3 工作电压 4 6v 尖端放电 2 电火花打点计时器 1 构造 如下图 2 原理 脉冲电流经放电针 墨粉纸盘放电 3 工作电压 220v 打点计时器是一种计时仪器 并且能记录物体的相对位置 使用的共同特点 必须使用交流电我国民用交流电频率为50hz 所以所打的两个点间的时间间隔为0 02s 3 练习使用打点计时器 疏密与速度的关系 1 需测量的量 2 关系式 所选取的两点间的位移 x和时间 t平均速度 4 利用纸带求速度和加速度 纸带的处理 测平均速度 0 1 2 3 4 0 01 0 014 0 018 0 022 0 024 0 040 0 08 0 08 0 08 0 08 0 16 0 16 0 125 0 175 0 225 0 275 0 150 0 250 在时间间隔很短时 平均速度可近似为瞬时速度 由a v t可计算出加速度的数值 由上述数据看出 小车做匀变速直线运动 逐差法求加速度设物体做匀加速直线运动 加速度是a 在各个连续相等的时间t里的位移分别是s1 s2 s3 则有 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 at2由上式还可得到s4 s1 s4 s3 s3 s2 s2 s1 3at2同理有s5 s2 s6 s3 3at2可见 测出各段位移s1 s2 即可求出加速度a1 s4 s1 3t2a2 s5 s2 3t2 再算出a1 a2 的平均值 就是我们测定匀变速直线运动的加速度的逐差法 例1在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 如下图给出了从0点开始 每5个点取一个计数点的纸带 其中0 1 2 3 4 5 6都为计数点 测得x1 1 40cm x2 1 90cm x3 2 38cm x4 2 88cm x5 3 39cm x6 3 38cm 那么 1 在计时器打出点1 2 3 4 5时 小车的速度分别为 v1 cm s v2 cm s v3 cm s v4 cm s v5 cm s 2 在平面直角坐标系中作出v t图像 3 分析小车运动速度随时间的变化规律 答案 1 16 5021 4026 3031 3536 30 2 在平面直角坐标系中作出v t图象 3 v随t均匀增加 在 测定匀变速直线运动的加速度 的实验中 用打点计时器记录纸带运动的时间 计时器所用电源的频率为50hz 图为一次实验得到的一条纸带 纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出 按时间顺序取0 1 2 3 4 5六个计数点 用米尺量出1 2 3 4 5点分别到0点的距离如图所示 单位 cm 由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4 m s 小车的加速度大小a m s2 0 405 0 756 二 频闪照相法及其应用 频闪照相与打点计时器记录的信息相比较 频闪照相是如何记录时间信息和位移信息的呢 10 0 0 0 0 0 0 0 频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率 而相同时间出现的影像相当于打点计时器打出的点 因此频闪照片记录了物体运动的时间和位移 利用频闪照片求物体的速度和加速度 与同纸带的处理方法相同 现在你明白了吗 例2 小球作直线运动时的频闪照片如图所示 已知频闪周期t 0 1s 小球相邻位置间距分别为oa 6 51cm ab 5 59cm bc 4 70cm cd 3 80cm de 2 89cm ef 2 00cm 小球在位置a时的速度大小va m s 小球运动的加速度大小a m s2 0 605 0 900 做匀速直线运动的小车 牵引一条通过打点计时器的纸带 交流电源的频率是50hz 由纸带上打出的某一点开始 每5个点剪下一段纸带 如图所示 每一小段纸带的一端与x轴相重合 两边与y轴平行 将纸带贴在坐标系中 1 仔细研究图像 找出小车在相邻时间内位移存在的关系 2 设 t 0 1s 请画出该小车的v t图象 3 根据图象求其加速度 答案 1 相邻相等的时间内的位移差相等 2 见图 3 0 8m s2 在做 匀变速直线运动的实验探究 的实验时 所用电源频率为50hz 取下一段纸带研究 如图所示 设0点为计数点的起点 每5个点取一个计数点 则第一个计数点与起始点间的距离x1 cm 计算此纸带的加速度大小a m s2 3 3 三 科学探究 研究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动 打点计时器 低压交流电源 铁架台 纸带 复写纸 重物 刻度尺 实验器材 实验装置图 学生电源 实验步骤 1 把打点计时器竖直固定在铁架台上 连接好电路 2 将纸带固定在重物上 让纸带穿过打点计时器 3 用手握住纸带 让重物静止并靠近打点计时器 先接通电源 然后放开纸带 让重物自由下落 4 更换纸带 重复2 3步 5 选择一条点迹清晰的纸带 标记上0 1 2 3 4 5 并用刻度尺测量出各段的距离 计入表格并求出加速度a 1 打点计时器是一种使用交流电的计时仪器 电磁打点计时器工作电压为4 6v 电火花计时器工作电压为220v 它们的打点周期都是0 02s 同时还能记录物体运动的位移