【同步导学】高中物理 2.1匀变速直线运动的研究课件 新人教版必修1.ppt

第二章匀变速直线运动的研究 1 实验 探究小车速度随时间变化的规律 1 实验目的用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动 探究小车速度随时间的变化规律 2 进一步熟悉打点计时器的使用及纸带的分析方法 3 会用图象法处理实验数据 1 打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置 2 求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替 3 用描点法画出小车的v t图象 图线的倾斜程度表示加速度的大小 如果v t图象是一条倾斜的直线 说明物体的速度是均匀变化的 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 一 实验步骤1 如下图所示 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 使细绳跨过滑轮 下边挂上钩码 把纸带穿过打点计时器 并把纸带的一端固定在小车的后面 3 把小车停在靠近打点计时器处 接通电源后 释放小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一列小点 4 换上新的纸带 重复实验两次 5 增减所挂钩码 按以上步骤再做两次实验 在测定匀变速直线运动加速度的实验中 某同学操作中有以下实验步骤 a 拉住纸带 将小车移至靠近打点计时器处 先放开纸带 再接通电源b 将打点计时器固定在平板上 并接好电路c 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着适当重的钩码 d 取下纸带e 将平板一端抬高 轻推小车 使小车能在平板上做加速运动f 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔 1 其中错误或遗漏的步骤有 遗漏步骤可编上序号g h 2 将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上 解析 在用打点计时器测定匀变速直线运动的实验中 要先接通电源 再放纸带 在取下纸带前要先断开电源 为了减小实验误差 要重复实验三次即打三条纸带 然后选择理想纸带进行处理 答案 1 a中应先通电 再放纸带 d中取下纸带前应先断开电源 补充步骤g 换上新纸带 重复三次 2 步骤顺序为 ebfcadg 二 数据处理的方法1 选取纸带 确定计数点并进行测量 1 在三条纸带中选择一条最清晰的纸带 2 为了便于测量 一般舍掉开头一些过于密集的点迹 找一个适当的点作计时起点 0点 3 每5个点 相隔0 1s 取1个计数点进行测量 如下图所示 相邻两点中间还有4个点未画出 2 设计表格并记录相关数据 3 作出小车运动的v t图象 1 定标度 坐标轴的标度选取要合理 应使图象大致分布在坐标平面中央 2 描点 描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标 所描的点一般用 标明 3 连线 用一条曲线或直线 拟合 这些点 仔细观察所描各点的分布情况 用一条直线 拟合 这些点 即让所画的直线连接尽可能多的点 不能连接的点应均匀分布在直线两侧 舍弃离直线较远的点 4 实验结论分析小车运动的v t图象 描述小车的运动速度随时间的变化规律 如果画出的v t图象是一条倾斜的直线 说明小车做速度均匀变化的直线运动 图象和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度 初速度 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 如下图给出了从0点开始 每5个点取一个计数点的纸带 其中0 1 2 3 4 5 6都为计数点 测得x1 1 40cm x2 1 90cm x3 2 38cm x4 2 88cm x5 3 39cm x6 3 87cm 那么 1 在计时器打出点1 2 3 4 5时 小车的速度分别为 v1 cm s v2 cm s v3 cm s v4 cm s v5 cm s 2 在平面直角坐标系中作出v t图象 3 分析小车运动速度随时间变化的规律 答案 1 16 5021 4026 3031 3536 30 2 见解析图 3 小车的运动速度随时间均匀增加 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 等打点稳定后 再释放小车 3 取下纸带前 先断开电源 4 要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前及时用手按住它 5 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 从而使测量误差增大 加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六 七个计数点为宜 6 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每五个点取一个计数点 即时间间隔为t 0 02 5s 0 1s 要舍掉开头过于密集的点 这样误差小 7 在坐标纸上画v t图象时 注意坐标轴单位长度的选取要适当 应使图线尽量分布在较大的坐标平面内 c 换上新的纸带 再重做两次实验d 把长木板平放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面e 使小车停在靠近打点计时器处 接通电源 放开小车 让小车运动f 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下端吊着合适的钩码g 断开电源 取出纸带 解析 正确的实验步骤 把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木板上远离滑轮的一端 并连好电路 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下端吊着合适的钩码 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 使小车停在靠近打点计时器处 接通电源 放开小车 让小车运动 打完一条纸带 断开电源 取下纸带 换上新纸带 再重做两次实验 即顺序为dbfaegc 答案 dbfaegc 跟踪发散 1 1 关于用打点计时器 探究小车速度随时间变化的规律 的实验 以下说法正确的是 a 打点计时器应固定在长木板上靠近滑轮的一端b 开始实验时小车应放在靠近打点计时器的位置c 应先启动打点计时器 待打点稳定后再释放小车d 牵引小车的钩码质量越大越好 解析 打点计时器与滑轮间的距离尽可能要大 小车尽可能靠近打点计时器 就是为了使小车运动的距离较大 尽可能打出较多的点 a错误 b正确 若先释放小车再接通电源 只能在纸带的后面的部分上打点 不能很好地利用纸带 c正确 钩码质量应适当 钩码质量小 打的点很密 钩码质量大 打的点少 都会带来实验误差 d错误 答案 bc 那么 1 在打点计时器打出点1 2 3 4 5 6时 小车的速度分别为v1 cm s v2 cm s v3 cm s v4 cm s v5 cm s 2 在平面直角坐标系中作出速度 时间图象 3 分析小车运动速度随时间变化的规律 跟踪发散 2 1 某同学利用打点计时器探究由静止开始下落的物体的运动 得到如下图所示的纸带 其中a b c d e是连续打出的几个点 图中标注了相邻两点间的距离 1 铁锤固定在纸带的 端 左 或 右 2 由纸带上给出的几个数据 判断该运动是不是匀变速直线运动 3 根据纸带给出的数据求出铁锤下落的加速度及打点计时器打c点时铁锤的速度 答案 1 左 2 是匀变速 匀加速 直线运动 3 9 63m s23 31m s 频闪照相法研究物体的运动频闪照相法是一种利用照相技术 每间隔一段时间曝光一次 从而形成间隔相同时间的影像的方法 在频闪照相中会用到频闪灯 如右图所示 它每隔相等时间闪光一次 例如每隔0 1s闪光一次 即每秒闪光10次 当物体运动时 利用频闪灯照明 照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置 通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片 与打点计时器记录的信息相比 频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率 而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点 因此 运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息 又记录了物体运动的位移信息 至于根据时间信息还是位移信息求加速度的方法 两者都是一样的 一小球在桌面上从静止开始做加速运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下小球每次曝光的位置 并将小球的位置编号 如图甲所示 1位置恰为小球刚开始运动的瞬间 作为零时刻 摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0 5s 小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1 0 v2 0 06m s v3 m s v4 0 18m s v5 m s 在如图乙所示的坐标图中作出小球的速度 时间图象 保留描点痕迹 1 研究匀变速直线运动 的实验中 使用电磁打点计时器 所用交流电的频率为50hz 得到如下图所示的纸带 图中的点为计数点 相邻两计数点间还有四个点未画出来 下列表述正确的是 a 实验时应先放开纸带再接通电源b 相邻两个计数点间的时间间隔为0 1sc 从纸带可求出计数点b对应的速率d 相邻两个计数点间的时间间隔为0 02s 答案 bc 2 在 探究小车速度随时间变化的规律 实验中 下列说法正确的是 a 通过调节 使小车 纸带 细绳和定滑轮上边缘在一条直线上b 坐标轴单位长度越小越好c 开始前要先接通电源后松开纸带 打完点要先断开电源后取纸带d 钩码的质量越大越好 解析 实验中要调节滑轮的高度使小车 纸带 细绳和定滑轮上边缘在一条直线上 可以减小摩擦 所以a对 要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内 所以b错 开始前要先接通电源后松开纸带 打完点要先断开电源后取纸带 这样可以使实验效果更好 所以c对 钩码的质量要适中 不要太大也不要太小 以100g左右为宜 所以d错 答案 ac 3 在研究匀变速直线运动的实验中 算出小车经过各计数点的瞬时速度如下 答案 c a 电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器b 若电源频率f 50hz 则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0 1sc 打b点时运动物体的速度vb 0 20m sd 本实验也可以采用电火花计时器 答案 bd 5 2010 广东理综 下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带 1 已知打点计时器电源频率为50hz 则纸带上打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 答案 1 0 02s 2 0 68 0 72cm0 100m s 6 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 某同学进行了以下实验操作步骤 试找出其中的错误和遗漏的步骤 遗漏步骤可编上序号g a 拉住纸带 将小车移到靠近打点计时器的一端后 放开纸带 再接通电源b 将打点计时器固定在长木板无滑轮一端 并接好电路c 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着适当重的钩码 d 取下纸带e 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔f 从所打的纸带中选取满意的纸带进行测量分析错误和遗漏 正确的步骤顺序为 答案 a中先放纸带 后接通的电源 应该先接通电源 待打点稳定后再放开小车 d中没有先断开电源 后取下纸带 应该先断开电源 然后取下纸带 g换上新纸带 重复实验三次 正确的步骤顺序是 becadgf 1 根据学过的知识可以求出小车在b点的速度为vb m s ce间的平均速度为 m s 2 以打b点时为计时起点 建立v t坐标系如下图所示 请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线 3 根据图线可得小车运动的加速度为 m s2