一轮复习实验研究匀变速直线运动.ppt

物理人教版 第一章运动的描述匀变速直线运动 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 复写纸片 1 实验器材 2 实验步骤 1 按照实验原理图所示实验装置 把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端 接好电源 2 把一细绳系在小车上 细绳绕过滑轮 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 把小车停靠在打点计时器处 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 换纸带反复做三次 选择一条比较理想的纸带进行测量分析 实验原理图 基本实验要求 基础回放 要点整合 1 平行 纸带 细绳要和木板平行 2 两先两后 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验完毕应先断开电源 后取纸带 3 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防止钩码落地和小车与滑轮相撞 4 减小误差 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度的测量误差 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 3 注意事项 基础回放 要点整合 规律方法总结 1 数据处理 1 目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度 确定物体的运动性质等 2 处理的方法 分析物体的运动性质 测量相邻计数点间的距离 计算相邻计数点距离之差 看其是否为常数 从而确定物体的运动性质 利用逐差法求解平均加速度 利用速度 时间图象求加速度 a 作出速度 时间图象 通过图象的斜率求解物体的加速度 b 剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度 基础回放 要点整合 2 依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法 1 x1 x2 x3 xn是相邻两计数点间的距离 2 x是两个连续相等的时间里的位移差 x1 x2 x1 x2 x3 x2 3 T是相邻两计数点间的时间间隔 T 0 02n 打点计时器的频率为50Hz n为两计数点间计时点的间隔数 4 x aT2 因为T是恒量 做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量 所以 x必然是个恒量 这表明 只要小车做匀加速直线运动 它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等 基础回放 要点整合 考点二纸带数据的处理 1 如图1是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带 图1 1 已知打点计时器电源频率为50Hz 则纸带上相邻两点的时间间隔为 2 A B C D是纸带上四个计数点 每两个相邻计数点间有四个点没有画出 从图中读出A B两点间距x C点对应的速度是 计算结果保留三位有效数字 0 02s 0 70cm 0 100m s 课堂探究 考点突破 2 一小球在桌面上做匀加速直线运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置 并将小球的位置编号 得到的照片如图8所示 由于底片保管不当 其中位置4处被污损 若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1s 则利用该照片可求出 小球运动的加速度约为 m s2 位置4对应的速度为 m s 能求出4的具体位置吗 填 能 或 不能 求解方法是 不要求计算 但要说明过程 图8 3 0 10 2 2 8 10 2 3 1 10 2均可 9 10 2 能 利用 x6 x4 x4 x2 4aT2 可以求出位置4的具体位置 其他方法合理均可 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 6 3 在 利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度 的实验中 打点计时器接在50Hz的低压交变电源上 某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点 共取了A B C D E F六个计数点 每相邻两个计数点间还有四个点 从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段 分别为a b c d e段 将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中 如图所示 若把每一段纸带的右上端连接起来 结果得到一条倾斜的直线 如图所示 由图可知纸带做运动 且直线与 x方向夹角越大 说明纸带运动的越大 从第一个计数点A开始计时 为求出0 25s时刻纸带的瞬时速度 需要测出哪一段纸带的长度 答 若测得a段纸带的长度为 10 0cm e段纸带的长度为2 0cm 则可求出加速度的大小为 m s2 4 光电计时器其结构如图甲所示 a b分别是光电门的激光发射和接收装置 当有物体从a b间通过时 光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来 现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数 图中MN是水平桌面 Q是长木板与桌面的接触点 1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门 与之连接的两个光电计时器没有画出 长木板顶端P点悬有一铅锤 图4 实验时 让滑块从长木板的顶端滑下 光电门1 2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1 0 10 2s和4 0 10 3s 用精度为0 05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d 其示数如图丙所示 图4 1 滑块的宽度d cm 2 滑块通过光电门1时的速度v1 m s 滑块通过光电门2时的速度v2 m s 结果保留两位有效数字 3 由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值 它们实质上是通过光电门1和2时的 要使瞬时速度的测量值更接近于真实值 可将 的宽度减小一些 1 010 1 0 2 5 平均速度 滑块 图4 课堂探究 考点突破 课堂探究 考点突破 5 2011 课标 23 利用图13所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滑至乙所用的时间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 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vt 测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是 图13 完成下列填空和作图 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 6 6 2011 课标 23 利用图13所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滑至乙所用的时间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 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vt 测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是 图13 完成下列填空和作图 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 6 2 0 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 图14 6 7 暗室中用图15所示装置做 测定重力加速度 的实验 实验器材有 支架 漏斗 橡皮管 尖嘴玻璃管 螺丝夹子 接水铝盒 一根荧光刻度的米尺 频闪仪 具体实验步骤如下 在漏斗内盛满清水 旋松螺丝夹子 水滴会以一定的频率一滴滴的落下 用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮 由大到小逐渐调节频闪仪的频率 直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴 用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度 采集数据进行处理 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 6 1 实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时 频闪仪的闪光频率满足的条件是 2 实验中观察到水滴 固定不动 时的闪光频率为30Hz 某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴的距离如图16所示 根据数据测得当地重力加速度g m s2 第8个水滴此时的速度v8 m s 结果都保留三位有效数字 3 该实验存在的系统误差可能有 答出一条即可 2 28 存在空气阻力 或水滴滴落的频率变化 随堂训练 能力达标 4 2 1 5 3 6 9 72 频闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材 即所谓情景新而知识旧 因此做实验题应注意迁移创新能力的培养 用教材中实验的原理 方法和技巧处理新问题 针对本实验还可以对实验原理做如下创新 物块带动小车做加速运动时 因受轨道等各方面的影响 致使小车加速度不恒定 即小车不真正做匀加速直线运动 若采用如图5所示装置则可避免 将包有白纸的总质量为m的圆柱金属棒替代纸带和重物 蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之匀速转动 使之替代打点计时器 当烧断挂圆柱金属棒的线后 圆柱金属棒竖直方向自由落下 毛笔就在圆柱金属棒面的纸上画出记号 得到对应的纸带 如图6所示 测出在同一条竖直线上各相邻的两条画线之间的间隔x1 x2 x3 利用逐差法 x aT2 根据电动机转动的周期T 即可求出金属棒下落的加速度a 图5 图6 创新实验设计思路 课堂探究 考点突破 例1 一个固定在水平面上的光滑物块 其左侧面是斜面AB 右侧面是曲面AC 如图所示 已知AB和AC的长度相同 两个小球p q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑 比较它们到达水平面所用的时间 A p小球先到B q小球先到C 两小球同时到D 无法确定 分析与解 可以利用V t图象 这里的V是速率 曲线下的面积表示路程s 定性地进行比较 在同一个V t图象中做出p q的速率图线 如图6所示 显然开始时q的加速度较大 斜率较大 由于机械能守恒 末速率相同 即曲线末端在同一水平图线上 为使路程相同 曲线和横轴所围的面积相同 显然q用的时间较少 练习 两支完全相同的光滑直角弯管 如图7 现有两只相同小球a和a 同时从管口由静止滑下 问谁先从下端的出口掉出 通过拐角处时无机械能损失 练习 分析与解 首先由机械能守恒可以确定拐角处V1 V2 而两小球到达出口时的速率V相等 又由题意可知两球经历的总路程s相等 由牛顿第二定律 小球的加速度大小a gsin 小球a第一阶段的加速度跟小球a 第二阶段的加速度大小相同 设为a1 小球a第二阶段的加速度跟小球a 第一阶段的加速度大小相同 设为a2 根据图中管的倾斜程度 显然有a1 a2 根据这些物理量大小的分析 在同一个V t图象中两球速度曲线下所围的面积应该相同 且末状态速度大小也相同 纵坐标相同 开始时a球曲线的斜率大 由于两球两阶段加速度对应相等 如果同时到达 经历时间为t1 则必然有s1 s2 显然不合理 如图8所示 因此有t1 t2 即a球先到 例2 如图3 2 10所示 位于竖直平面内的固定光滑圆轨道与水平轨道面相切于M点 与竖直墙相切于A点 竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60 C是圆轨道的圆心 已知在同一时刻 a b两球分别由A B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点 c球由C点自由下落到M点 则 A a球最先到达M点B b球最先到达M点C c球最先到达M点D c a b三球依次先后到达M