高考物理总复习 第1章 4讲 实验 研究匀变速直线运动课件 新人教版.ppt

第四讲实验 研究匀变速直线运动 1 知道打点计时器的工作原理 并会应用打点计时器 2 会正确处理纸带 分析实验数据 3 会用表格 图象来分析物体的运动情况 4 知道实验中误差来源 并明确实验中应注意的事项 一 实验目的1 利用打点纸带探究小车随时间变化的规律 2 能画出小车运动的v t图象 并根据图象求 二 实验原理1 打点计时器 1 作用 计时仪器 每隔s打一次点 速度 加速度 0 02 2 工作条件 电磁打点计时器 4 6v的电源 电火花计时器 v的交流电源 3 纸带上各点的意义 表示和纸带相连的物体在不同时刻的 通过研究纸带上各点之间的距离 可以判断物体的情况 交流 220 位置 运动 匀变速 2 沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1 x2 x3 x4 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 则说明物体在做匀变速直线运动 且 x at2 三 实验器材电火花计时器或电磁打点计时器 一端附有滑轮的长木板 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 复写纸片 或4v 6v交流学生电源 小车 220v交流电源 一 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 实验装置如图 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d 记录并填入表中 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出各计数点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 在做 研究匀变速直线运动 的实验时 为了能够较准确地测出加速度 将你认为正确的选项前面的字母填上横线上 a 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面b 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 c 再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 每次必须由静止释放小车d 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面e 把小车停在靠近打点计时器处 接通直流电源后 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 思维点拨 解答本题的关键在于熟练的掌握本实验的实验操作 自主解答 在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动 同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况 既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差 其中e项中的电源应采用交流电 而不是直流电 答案 abcdfg 4 由纸带求物体加速度的方法 1 逐差法设相邻相同时间 t 内的位移分别为x1 x2 xn 则 x2 x1 x3 x2 x4 x3 xn xn 1 at2 x4 x1 3a1t2 x5 x2 3a2t2 x6 x3 3a3t2 得加速度为 2 图象法 友情提示 v t图象分析 1 由实验数据得出v t图象 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 可以看到 对于每次实验 描出的几个点都大致落在一条直线上 做一条直线 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图象 它是一条倾斜的直线 2 由实验得出的v t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律 既然小车的v t图象是一条倾斜的直线 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 在 研究匀变速直线运动 的实验中 打点计时器使用的交流电的频率为50hz 记录小车做匀变速运动的纸带如图所示 在纸带上选择6个计数点a b c d e f 相邻两计数点之间还有四个点未画出 其他各点到a点的距离依次是2 0cm 5 0cm 9 0cm 14 0cm 20 0cm 1 根据学过的知识可以求出小车在b点的速度大小为vb m s ce间的平均速度大小为 m s 2 以打b点时为计时起点 建立v t坐标系如图所示 请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图象 3 根据图象可得小车运动的加速度大小为 m s2 2 v t图象如图所示 三 误差分析及注意事项1 误差分析 1 小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定 这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度 2 纸带运动时打点不稳定引起测量误差 3 纸带上计数点间距离测量带来偶然误差 如距离较小时的测量误差 4 计数点间距离测量应从所标出的0 1 2 3 中的0点开始 分别测出0 1 0 2 0 3 之间的距离 然后计算0 1 1 2 2 3 间的距离分别表示为x1 x2 x3 这样可以减小因测量带来的偶然误差 2 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 计时器稳定工作后 再放开小车 当小车停止运动时及时断开电源 3 要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前应及时用手按住 4 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 而使各段位移无多大差别 从而使误差增大 加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得6 7个计数点为宜 5 要区别计时器打的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个点取一个计数点 即时间间隔为t 0 02 5s 0 1s 1 小球在相邻的相等时间内的位移差 填 相等 或 不相等 小球运动的性质属 直线运动 2 甲 乙两同学计算小球加速度的方法如下 甲同学 a1 x2 x1 t2 a2 x3 x2 t2 a3 x4 x3 t2 a a1 a2 a3 3乙同学 a1 x3 x1 2t2 a2 x4 x2 2t2 a a1 a2 2你认为甲 乙两位同学中计算方法更准确的是 加速度值为 思维点拨 若小球在连续相等时间内的位移差相等 则可用匀变速直线运动的推论求解 逐差法可以充分利用实验数据 从而减小实验误差 自主解答 1 x2 x1 9 30cm 8 20cm 1 10cm x3 x2 10 40cm 9 30cm 1 10cm x4 x3 11 50cm 10 40cm 1 10cm 由以上可以得出 小球在相邻的相等时间内的位移差相等 即 x k 恒量 所以小球的运动性质属匀加速直线运动 答案 1 相等匀加速 2 乙1 10m s2 小球做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 由照片中的刻度尺量得 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 答案 0 6050 9 某同学让重锤做自由落体运动 利用打点计时器打出的纸带来测量当地的重力加速度 该同学在实验中得到6条纸带 如图所示为其中一条 在纸带上取6个计数点 两个相邻计数点间的时间间隔为t 0 02s 其中1 2 3点相邻 4 5 6点相邻 在3点和4点之间还有若干个点 x1是1 3两点的距离 x3是4 6两点的距离 x2是2 5两点的距离 1 测x1 x2 x3后 点2速度的表达式v2 2 该同学测得的数据是x1 4 00cm x2 19 30cm x3 8 72cm 根据数据求出重力加速度g m s2 保留三位有效数字 3 测量值小于当地的重力加速度真实值的原因是 伽利略在 两种新科学的对话 一书中 讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题 提出了这样的猜想 物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动 同时他还运用实验验证了其猜想 某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案 设计了如图所示的装置 探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动 1 实验时 让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑 并同时打开装置中的阀门 使水箱中的水流到量筒中 当滑块碰到挡板的同时关闭阀门 整个过程中水流可视为均