高中物理 第一章 运动的描述 第9节 测定匀变速直线运动的加速度课件 教科版必修1.ppt

第9节测定匀变速直线运动的加速度 一 实验目的1 进一步练习使用打点计时器 2 会利用平均速度求瞬时速度 3 会利用v t图像处理实验数据 并据此判断物体的运动性质 4 能根据实验数据求加速度 二 实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据 计算出各时刻的速度 再作出速度 时间的关系图像 1 某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度 2 若v t图像为一倾斜直线 则物体做匀变速直线运动 图线的斜率表示加速度 三 实验器材打点计时器 纸带 小车 细绳 一端带有滑轮的长木板 钩码 坐标纸 复写纸 导线 四 实验步骤1 如图所示 把附有定滑轮的长木板放在实验桌上 并使定滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端 连接好电路 交流电源 刻度尺 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过定滑轮 下边挂上钩码 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处 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系列小点 关闭电源 4 换上新的纸带 重复实验两次 5 增减所挂钩码的个数 按以上步骤再做两次实验 五 数据处理1 瞬时速度的计算 1 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点 作为计数始点 以后依次每五个点取一个计数点 并标明0 1 2 3 4 如图所示 2 依次测出0 1 0 2 0 3 0 4 的距离x1 x2 x3 x4 填入表中 4 根据表格中的数据 分析速度随时间变化的规律 2 作出小车运动的v t图像 1 定标度 描点 坐标轴的标度选取要合理 应使图像大致分布在坐标平面中央 描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标 所描的点一般用 标明 2 连线 画一条直线 让这条直线通过尽可能多的点 不在线上的点均匀分布在直线的两侧 偏差比较大的点忽略不计 如图所示 六 误差和有效数字1 误差 测量值与 之间的差异叫做误差 误差按产生原因可分为系统误差和偶然误差 1 系统误差 产生原因 由于仪器本身 或实验方法 实验原理 产生的 特点 当多次重复测量时 测量值总是同样的 或 减小方法 校准测量 改进实验 完善实验 真实值 不精确 粗略 不完善 偏大 偏小 仪器 方法 原理 2 偶然误差 产生原因 由于各种偶然因素对实验者 被测 的影响而产生的 特点 测量值和真实值相比有时偏大 有时 并且偏大和偏小的 相同 减小方法 多次测量求 2 有效数字 1 可靠数字 通过直接读数获得的 2 存疑数字 通过 得到的数字 3 有效数字 带有一位 的全部数字 4 凡是用测量仪器直接测量的结果 读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值 可靠数字 后 再向下估读一位 存疑数字 5 运算结果一般可用2 3位有效数字表示 测量仪器 物理量 偏小 概率 平均值 准确数字 估读 存疑数字 七 注意事项 1 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 2 先接通电源 等打点稳定后 再释放小车 3 打点完毕 应立即断开电源 4 要防止钩码落地 避免小车跟滑轮相碰 在小车到达滑轮前及时用手按住 5 牵引小车的钩码个数要适当 以免加速度过大而使纸带上的点太少 或者加速度太小 而使各段位移差别不大 误差增大 6 要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点 即时间间隔t 0 1s 7 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 例1 2017 德州高一检测 在研究匀变速直线运动的实验中 某同学操作以下实验步骤 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e 将平板一端垫高 轻推小车 使小车能在平板上做匀速运动f 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔 要点一实验原理及操作 1 所列步骤中有错误的是 2 遗漏的步骤 遗漏步骤可编上序号g h 3 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序 解析 1 步骤a中应先通电 再放纸带 顺序不能颠倒 d中取下纸带前应先断开电源 2 遗漏的步骤g 换上新纸带 重复实验三次 3 步骤完善后 合理的实验步骤顺序为 bfecadg 答案 1 a中应先通电 再放纸带 d中取下纸带前应先断开电源 2 g 换上新纸带 重复实验三次 3 bfecadg 针对训练1 用如图1所示的装置做 探究小车速度随时间变化的规律 实验 下列做法正确的是 图1 a 小车从靠近定滑轮处释放b 先启动计时器 再释放小车c 实验前要平衡小车受到的阻力d 电火花计时器接学生电源直流输出端 解析在释放小车前 小车应尽量靠近打点计时器 远离滑轮处 以便在纸带上打出更多的点 有利于实验数据的处理和误差的减小 a错误 实验中为了在纸带上打出更多的点 也为了打点的稳定 应先启动打点计时器 然后释放小车 b正确 该实验不需要平衡小车受到的阻力 c错误 电火花计时器接220v交流电源 d错误 答案b 要点二实验数据处理 例2 如图2所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时 从若干纸带中选取的一条纸带的一部分 他每隔4个点取一个计数点 图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果 图2 1 为了验证小车的运动是匀变速运动 请进行下列计算 填入表内 单位 cm 电源频率为50hz 各位移差与平均值最多相差 cm 即各位移差与平均值最多相差 由此可得出结论 小车在 的位移之差 在 范围内相等 所以小车的运动是 解析 1 x2 x1 1 60cm x3 x2 1 55cm x4 x3 1 62cm x5 x4 1 53cm x6 x5 1 61cm x 1 58cm 各位移差与平均值最多相差0 05cm 即各位移差与平均值最多相差3 2 由此可得出结论 小车在任意两个连续相等的时间内的位移之差 在误差允许范围内相等 所以小车的运动是匀加速直线运动 2 采用逐差法 即 答案 1 1 601 551 621 531 611 580 053 2任意两个连续相等的时间内误差允许匀加速直线运动 2 1 591 571 591 58 由纸带求加速度的方法如图所示的纸带各计数点1 2 3 4 5 所对应的速度分别是v1 v2 v3 v4 v5 t为计数点间的时间间隔 1 图像法由多组数据描绘出v t图像 v t图像中直线的斜率即为物体运动的加速度 此方法准确 科学 但较繁琐 从结果看 真正参与运算的只有v1和vn 1 中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用 一般不用此方法 针对训练2 做直线运动的小车 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3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 图3 1 仔细研究图3 找出小车在相邻相等时间内位移之间存在的关系 2 设 t 0 1s 请画出该小车的v t图像 3 根据图像求其加速度 解析 1 由题图中所标纸带每段位移的大小 可知在相邻相等时间内的位移差相等 可近似认为 y 8mm 即位移差为8mm 2 以图中的x轴作为时间轴