江苏省高考物理大一轮复习（自主学习+考点突破+随堂验收）实验一 速度随时间变化的规律课件.pptVIP

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究 实验一 速度随时间变化的规律 1 练习正确使用打点计时器 2 会计算纸带上各点的瞬时速度 3 会利用纸带计算加速度 4 会用图象法探究小车速度与时间的关系 并能根据图象求加速度 1 实验目的 1 练习正确使用打点计时器 2 会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度 加速度 3 会利用纸带探究小车速度随时间变化的规律 并能画出小车运动的v t图象 会根据图象求加速度 2 实验原理 打点计时器是测量 的仪器 通过纸带记录了物体的 过程 打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器 如图所示 打点计时器使用的是50hz的 电流 每隔 s打一次点 电磁打点计时器使用的是 电源 电火花计时器使用的是 电源 时间 运动 交变 0 02 4 6v交流 220v交流 3 实验器材 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 注 使用电磁打点计时器时还需要复写纸片 4 实验步骤 1 按图示实验装置图组装实验器材 注 计时器固定在长木板 的一端 接好电源 但开关要 2 把一细线系在小车上 细线绕过定滑轮 下端挂合适的钩码 纸带穿过打点计时器 固定在小车后面 3 把小车停靠在 附近 接通电源 放开小车 4 小车运动一段时间后 断开电源 取下纸带 5 换纸带重复做几次实验 选择一条比较理想的纸带进行测量分析 无滑轮 断开 打点计时器 5 数据处理 1 选择适当的点为计时起点 用笔在纸带上标出计数点 2 用刻度尺测量出各计数点到起点的距离 3 计算各计数点的瞬时速度 填入表格 4 作速度 时间 vt 图象 5 由速度 时间 v t 图象探究小车速度随时间变化的规律 并求出 加速度 6 实验注意事项 1 平行 纸带和细绳要和 平行 2 两先两后 实验中应先 后让 实验完毕应先 后 3 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 要防止钩码落地和小车与滑轮相撞 4 减小误差 小车的加速度要适当 些 可以减小 的测量误差 加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6 7个计数点为宜 5 用刻度尺从 测量起并同时记录测量结果 不要分段测量 木板 接通电源 小车运动 断开电源 取纸带 大 长度 清晰的点 7 误差分析 1 根据纸带测量的位移有误差 2 电源频率不稳定 造成相邻两点的时间间隔不完全相等 3 纸带运动时打点不稳定引起测量误差 4 用作图法 作出的v t图象并不是一条直线 5 木板的粗糙程度并非完全相同 这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度 实验原理与实验操作 2 实验操作注意事项 1 应先接通电源 待打点稳定后 再用钩码拉动纸带运动 当小车停止运动时要及时断开电源 2 释放小车前 小车应停在木板上靠近打点计时器的位置 典题演示1某同学按图甲所示装置做 探究小车速度随时间变化的规律 的实验 1 图甲中仪器a叫做 释放小车前 小车应停在 填 靠近 或 远离 仪器a的位置 打点计时器 甲 靠近 1 78 0 367 1 实验数据处理 1 纸带的取点原则如图所示 从打下的纸带中选取点迹清晰的纸带 舍掉开始比较密集的点迹 从便于测量的位置取一个起始点0 然后每五个点 或者说每隔四个点 取一个计数点 分别记为1 2 3 4 5 这样每两个计数点之间的时间间隔为t 0 1s 计算比较方便 数据处理与误差分析 2 位移的测量引起误差如果各计数点间的位移较小或相邻计数点之间的位移之差较小 位移测量的相对误差就会较大 从而导致速度和加速度的测量误差较大 3 计算方法的选用求加速度的几种方法中 用 x at2直接求加速度的方法简单 但误差较大 适用于测量数据准确或计数间隔较少的情况 逐差法求加速度结果准确 误差较小 但测得的计数间隔最好为偶数 图象法求加速度科学性强 误差小 适用于所测数据的计数点间隔较多的情况 4 牵引小车的钩码数要适当小车的加速度过大或过小将导致纸带上的点过少或各段位移差别过小 从而产生较大的测量误差 加速度的大小以能在约50cm的纸带上清晰地选取6 7个计数点为宜 典题演示2在做 研究匀变速直线运动 的实验中 1 实验室提供了以下器材 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 弹簧测力计 2 如图甲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x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 甲 0 864 0 928 3 以a点为计时起点 在坐标图乙中画出小车的速度 时间关系图线 乙 4 根据所画出的小车的速度 时间关系图线计算出小车的加速度a m s2 5 如果当时电网中交变电流的频率是f 49hz 而做实验的同学并不知道 由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏 填 大 或 小 0 62 0 01 大 3 小车的速度 时间关系图线如图所示 研究匀变速直线运动 除了用打点计时器打出的纸带进行数据分析 还可以通过频闪照相法 滴水法 光电门等方法进行数据分析 实验的拓展与创新 1 在实验中 下列做法中正确的有 a 电路中的电源只能选用交流电源b 实验前应将m调整到电磁铁的正下方c 用直尺测量电磁铁下端到m的竖直距离作为小球下落的高度d 手动敲击m的同时按下秒表开始计时 2 实验测得小球下落的高度h 1 980m 10个小球下落的总时间t 6 5s 可求出重力加速度g m s2 结果保留两位有效数字 bd 9 4 3 在不增加实验器材的情况下 请提出减小实验误差的两个办法 答案 增加小球下落的高度 多次重复实验 结果取平均值 其他答案只要合理也可 4 某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 t磁性才消失 因此 每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差 t 这导致实验误差 为此 他分别取高度h1和h2 测量n个小球下落的总时间t1和t2 他是否可以利用这两组数据消除 t对实验结果的影响 请推导说明 答案 可以消除 t对实验结果的影响 推导过程略 1 原创 小明用图甲所示的装置来探究物体做匀变速直线运动的规律 实验中打点计时器工作频率为50hz 试回答下列问题 以下结果保留三位有效数字 甲 1 图乙是从多次实验中选出的一条纸带 在纸带上选择起始点o及a b c d和e五个计数点 o点为打下的第一个点 然后将一透明毫米刻度尺放在纸带上方 可获得各计数点到o的距离s 则计数点c点到计数点o点的距离为soc cm 打点计时器打下c点时小车的速度vc m s 乙 5 06 0 494 丙 匀变速直线运动 1 25 2 某实验小组采用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动 甲 1 电磁打点计时器用的是低压 填 直流 或 交流 电源 2 该实验的部分步骤如下 a 在小车中放入砝码 将纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车后端 用细线连接小车和钩码 b 将小车停在打点计时器附近 先 再 小车拖动纸带 打点计时器在纸带上打下一系列点 断开打点计时器的电源 c 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复b的操作 交流 接通电源 释放小车 实验连续打了一系列点的某条纸带如图乙所示 每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出 纸带上ab段的距离x1 cm 小车在经过计数点b时的速度大小是 m s 小车的加速度大小是 m s2 后两空计算结果保留两位有效数字 乙 2 00 0 21 0 20 3 如果当时电网中交变电流的频率是f 45hz 而做实验的同学并不知道 那么加速度的测量值与实际值相比 填 偏大 偏小 或 不变 偏大 用游标卡尺测出挡光片的宽度d 按图甲安装好器材 并调节好气垫导轨 使气垫导轨处于水平位置 然后用跨过轻质定滑轮的轻绳一端与钩码相连 另一端与滑块相连 再将滑块置于气垫导轨的左端 并用手按住滑块不动 调整轻质滑轮 使轻绳处于水平位置 从气垫导轨上的刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离s 钩码到地面的高度大于滑块与光电门之间的距离 同时记下滑块的初始位置 由静止释放滑块 用光电门测出挡光片经过光电门的时间t 将滑块重新置于初始位置 保持滑块所挂的钩码个数不变 改变光电门的位置从而改变滑块与光电门之间的距离s 多次重复步骤 每次实验重物到地面的高度大于滑块与光电门之间的距离 整理好多次实验中得到的实验数据 0 520 0 270 4 2015 苏锡常镇二模 某研究性学习小组用图甲所示装置来测定当地重力加速度 主要操作如下 安装实验器材 调节试管夹 小铁球 光电门和纸杯在同一竖直线上 打开试管夹 由静止释放小铁球 用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间