高考物理一轮总复习课件10.ppt

1 第5讲实验 研究匀变速直线运动 第二章 直线运动 2 一 实验目的1 练习使用打点计时器 学习利用打上点的纸带研究物体的运动 2 学习用打点计时器测定瞬时速度和加速度 二 实验原理 3 1 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器 它每隔0 02s打一次点 由于电源频率是50hz 纸带上的点表示的是与纸带相连的运动物体在不同时刻的位置 研究纸带上点之间的间隔 就可以了解物体运动的情况 4 2 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图2 5 1所示 0 1 2 为时间间隔相等的各计数点 s1 s2 s3 为相邻两计数点间的距离 若 s s2 s1 s3 s2 恒量 即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量 则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动 图2 5 1 5 3 由纸带求物体运动加速度的方法 1 用 逐差法 求加速度 即根据s4 s1 s5 s2 s6 s3 3at2 t为相邻两计数点间的时间间隔 求出再算出a1 a2 a3的平均值即为物体运动的加速度 即 6 2 用v t图法 即先根据求出打第n点时纸带的瞬时速度 后作出v t图线 图线的斜率即为物体运动的加速度 7 三 实验器材小车 细绳 钩码 一端附有定滑轮的长木板 打点计时器 低压交流电源 导线两根 纸带 米尺等 四 实验步骤图2 5 2 8 1 把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上 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 如图2 5 2所示 2 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过滑轮 并在细绳的另一端挂上合适的钩码 放手后 小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面 9 3 把小车停在靠近打点计时器处 先接通电源 再放开小车 让小车运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 取下纸带 换上新纸带 重复实验三次 4 从三条纸带中选择一条比较理想的纸带 舍掉开头一些比较密集的点 为了测量方便和减少误差 从便于测量的位置找一个计数点a 然后每5个点 或者说每隔4个点 取一个计数点b c d 如图2 5 3所示 这样每两个计数点间的时间间隔为0 1s 图2 5 3 10 5 使用毫米刻度尺测量出两点之间的距离 用逐差法求出加速度 也可求出各计数点对应的速度 作v t图 求得图线的斜率即为物体运动的加速度 11 五 注意事项1 打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点 如果打出的是短横线 应使振针距复习纸的高度增大一点 2 使用打点计时器打点时 应先接通电源 打点计时器稳定后再释放纸带 纸带打完后及时断开电源 3 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 12 4 小车的加速度应适当大一些 以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7 8个计数点为宜 5 应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点 通常每隔4个轨迹点选1个计数点 选取的记数点不少于6个 6 不要分段测量各段位移 可统一量出各计数点到计数起点之间的距离 读数时应估读到毫米的下一位 7 计算结果时注意题目对有效数字的要求 13 某同学用图2 5 4所示装置测量重力加速度g 所用交流电频率为50hz 在所选纸带上取某点为0号计数点 然后每3个点取一个计数点 所有测量数据及其标记符号如图2 5 5所示 图2 5 5 14 图2 5 4 15 该同学用两种方法处理数据 t为相邻两计数点的时间间隔 方法a 由取平均值g 8 667m s2 方法b 由取平均值g 8 673m s2 16 从数据处理方法看 在s1 s2 s3 s4 s5 s6中 对实验结果起作用的 方法a中有 方法b中有 因此 选择方法 a或b 更合理 这样可以减少实验的 系统或偶然 误差 本实验误差的主要来源有 试举出两条 逐差法 误差 方法a 所以对实验结果起作用的只有s1和s6 17 方法b 所以s1 s2 s3 s4 s5 s6对实验均起作用 因此选择方法b更合理 这样可以减少实验的偶然误差 本实验误差的主要来源有 阻力 空气阻力 振针的阻力 限位孔的阻力 复写纸的阻力等 交流电频率波动 长度测量 数据处理方法等 18 方法a只用两组数据偶然误差大 方法d实际上只用第1组数据和最后一组数据 其他数据都没有用到 偶然误差较大 而方法b也是不妥的 因物理学的图象中 纵横坐标的标度往往不同 其斜率不等于倾角的正切值 故答案为c 19 如图2 5 6 a 所示 小车放在斜面上 车前端拴有不可伸长的细线 跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连 小车后面与打点计时器的纸带相连 起初小车停在靠近打点计时器的位置 重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离 20 启动打点计时器 释放重物 小车在重物的牵引下 由静止开始沿斜面向上运动 重物落地后 小车会继续向上运动一段距离 打点计时器使用的交流电频率为50hz 图2 5 6 b 中a b c是小车运动纸带上的三段 纸带运动方向如箭头所示 1 根据所提供纸带上的数据 计算打c段纸带时小车的加速度大小为m s2 结果保留两位有效数字 21 图2 5 6 22 2 打a段纸带时 小车的加速度是2 5m s2 请根据加速度的情况 判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的 3 如果取重力加速度10m s2 由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 用打点计时器研究物体的运动 23 1 打c段纸带时重物已落地 小车做匀减速直线运动 其加速度大小 24 2 d4d3 d3d2 d3d2 d2d1 0 1cm 说明小车仍在做匀加速直线运动 d6d5 d7d6 0 2cm 说明小车已在做匀减速直线运动 而d5d4 d4d3 0 06cm d5d4 d6d5 0 16cm 所以砝码是在打d4 d5之间着地的 故最大速度可能出现在d4d5区间内 25 3 设重物的质量为m1 小车质量为m2 设重物落地前加速度大小为a1 细绳的拉力为t 根据牛顿第二定律有m1g t m1a1 t m2gsin ff m2a1 已知 重物落地前小车的加速度a1 2 5m s2 重物落地后小车的加速度a 5 0m s2 且m2gsin ff