高三物理一轮复习 实验1 研究匀变速直线运动课件.ppt

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究 实验一研究匀变速直线运动 记一记 一 实验目的用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律 二 实验原理1 打点计时器1 3 速度 加速度的求解方法 三 实验器材打点计时器 纸带 一端附有定滑轮的长木板 小车 细绳 钩码 刻度尺 电源 四 实验步骤1 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面 调节滑轮的高度 使细绳与平板平行 实验装置见下图 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 3 把小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 后放开小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 换上新纸带 重复三次 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x 并记录填入表中 5 计算出相邻的计数点之间的距离 x1 x2 x3 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得各计数点1 2 3 4 5的瞬时速度 填入上面的表格中 7 增减所挂钩码数 再做两次实验 五 数据处理及实验结论1 由实验数据得出v t图像 1 根据表格中的v t数据 在平面直角坐标系中仔细描点 如图所示 对于每次实验 描出的几个点都大致落在一条直线上 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 落不到直线上的点 应均匀分布在直线的两侧 这条直线就是本次实验的v t图像 它是一条倾斜的直线 2 由实验得出v t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律 有两条途径进行分析 1 小车运动的v t图像是一条倾斜的直线 如图所示 当时间增加相同的值 t 速度也会增加相同的值 v 由此得出结论 小车的速度随时间均匀变化 2 既然小车的v t图像是一条倾斜的直线 那么v随t变化的函数关系式为v kt b 所以小车的速度随时间均匀变化 六 误差分析1 小车运动时摩擦不均匀 打点不稳定引起系统误差 2 纸带上计数点间距测量以及作v t图像引起偶然误差 七 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 一先一后 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 舍弃点迹密集部发 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 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 思一思 1 打点计时器的振针为什么每隔0 02s打一次点 提示 振针振动周期与交流电周期同步 均为0 02s 频率为50hz 2 安装仪器时为什么把小车停靠在打点计时器附近 提示 为了充分利用纸带 或多打点 3 实验时 若先释放小车 再接通电源会出现什么现象 提示 纸带得不到充分利用 考向一对实验原理和实验步骤的考查典例1 2013 广东高考 研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示 其中斜面倾角 可调 打点计时器的工作频率为50hz 纸带上计数点的间距如图乙所示 其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出 1 部分实验步骤如下 a 测量完毕 关闭电源 取出纸带 b 接通电源 待打点计时器工作稳定后放开小车 c 将小车停靠在打点计时器附近 小车尾部与纸带相连 d 把打点计时器固定在平板上 让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是 用字母填写 2 图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔t s 3 计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5 4 为了充分利用记录数据 减小误差 小车加速度大小的计算式应为a 解题引路 1 实验开始前 应将小车停靠在 附近 2 实验时应先 后 选填a 释放小车b 接通电源 3 利用纸带求加速度时 为减小误差 常用的计算方法为 尝试解题 考向二实验数据处理和误差分析典例2 2012 山东高考 某同学利用图甲所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图乙所示 打点计时器电源的频率为50hz 解题引路 1 判断物块是否做匀变速直线运动的依据为 2 试分析物块运动时所受阻力的来源 提示 1 x at2 2 物块运动时 除物块和桌面间有摩擦力外 纸带还受到限位孔的摩擦阻力作用 尝试解题 解析 1 物体做匀变速直线运动过程中 两相邻相等时间内位移之差为定值 依题意 s 2 00cm 而12 28cm 11 01cm 1 27cm 2 00cm 说明物块在6 7之间某个时刻开始减速 考向三创新实验设计典例3某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度 实验过程如下 在斜面上铺上白纸 用图钉固定 把滴水计时器固定在小车的末端 在小车上固定一平衡物 调节滴水计时器的滴水速度 使其每0 2s滴一滴 以滴水计时器内盛满水为准 在斜面顶端放置一浅盘 把小车放在斜面顶端 把调好的滴水计时器盛满水 使水滴能滴入浅盘内 随即在撤去浅盘的同时放开小车 于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹 小车到达斜面底端时立即将小车移开 图乙为实验得到的一条纸带 用刻度尺量出相邻点之间的距离是x01 1 40cm x12 2 15cm x23 2 91cm x34 3 65cm x45 4 41cm x56 5 15cm 试问 1 滴水计时器的原理与课本上介绍的 原理类似 2 由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4 m s 小车的加速度a m s2 结果均保留两位有效数字 答案 1 打点计时器 2 0 200 19 名校模题 1 2015 泰州高三调研 在 研究匀变速直线运动 的实验中 下列方法有助于减少实验误差的是 a 选取计数点 把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位b 使小车运动的加速度尽量小些c 舍去纸带上开始时密集的点 只利用点迹清晰 点间隔适当的那一部分进行测量 计算d 适当增加挂在细绳下钩码的个数 解析 选取的计数点间隔较大 在用直尺测量这些计数点间的间隔时 在测量绝对误差基本相同的情况下 相对误差较小 因此a项正确 在实验中 如果小车运动的加速度过小 打出的点很密 长度测量的相对误差较大 测量准确性降低 因此小车的加速度应适当大些 而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数 以增大拉力 故b错 d对 为了减少长度测量的相对误差 舍去纸带上过于密集 甚至分辨不清的点 因此c项正确 答案 acd 答案 9 729 84 3 2015 德州模拟 某同学在测定匀变速直线运动的加速度时 得到了几条较为理想的纸带 并在每条纸带上每5个计时点取一个计数点 依打点先后编为0 1 2 3 4 5 由于不小心 纸带被撕断 部分缺失 如图所示 请根据给出的a b c d四段纸带回答 1 从纸带a上撕下的那段应该是b c d三段纸带中的 填字母代号 2 打纸带a时 物体的加速度大小是 m s2 打计数点1时 物体的速度大小是 m s 答案 1 c 2 0 60 33 4 2015 成都高三模拟 实验中 如图所示为一次记录小车运动情况的纸带 图中a b c d e为相邻的计数点 相邻计数点的时间间隔t 0 1s 1 根据纸带可判定小车做 运动 2 根据纸带计算各点瞬时速度 vd m s vc m s vb m s 在如图所示坐标中作出小车的v t图线 并根据图线求出a 描点连线得如图所示v t图线 高考真题 5 2013 浙江理综 如图所示 装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮 固定在小车上 装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端 另一端系在小车上 一同学用装置甲和乙分别进行实验 经正确操作获得两条纸带 和 纸带上的a b c 均为打点计时器打出的点 3 纸带 上的连续相邻两点间距离之差几乎不变 说明小车在做匀加速运动 由此可以判断纸带 是由装置甲实验所得 纸带 上的连续相邻两点间距离之差逐渐变小 最后等于0 说明小车的加速度逐渐变小 由此可