《高考风向标》高考物理一轮复习 专题一 第5讲 实验：研究匀变速直线运动课件.pptVIP

第5讲实验 研究匀变速直线运动 考点 纸带法研究匀变速直线运动规律 1 实验原理 研究物体做匀变速直线运动 最基本的是测出位移和时间的关系 运用匀变速直线运动的规律 对纸带数据进行处理 2 器材与装置 1 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 纸带 米尺 细绳 复写纸片 2 装置 按图1 5 1所示安装实验仪器 让带有纸带的 小车在重物的拉动下运动 分析实验所得的纸带 图1 5 1 3 注意事项 1 开始要把小车停在打点计时器处 再让小车运动 以便 在纸带上打下足够的点 2 先接通电源再放开小车 3 选择点迹清晰的纸带 在纸带上选择点间间隔较大的一 段内的点作为计数点 并做好标记供分析用 4 将纸带平放在水平桌面上 用米尺测量任一计数点到基 准点间的距离并做好记录 不要分段测量 5 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度测量误差 一般能在约50cm的纸带上清楚取7 8个计数点为宜 6 纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦 4 实验方法 1 纸带选择 从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚的一条 舍掉开始比较密集的点迹 从便于测量的地方取一个开始点o作为基准点 然后每5个点取一个计数点a b c 或者说每隔4个点取一个计数点 这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0 1s 便于计算 测出相邻计数点间的距离s s s 2 判断物体运动的性质 利用s1 s2 s3 可以计算相邻相等时间内的位移差s2 s1 s3 s2 s4 s3 如果各 s的差值不等于零且在5 以内 可认为它们是相等的 则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动 3 求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v 应用做匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度等于该段时间 中间时刻的瞬时速度 如vb 4 求被测物体的加速度有三种方法方法一 逐差法 从纸带上得到6个相邻相等时间内 的位移 则a 方法二 利用任意两段相邻计数点间的位移求加速度 最 后取平均值 即a 图1 5 2 方法三 利用v t图象求加速度 求出a b c d e f各点的即时速度 画出如图1 5 2所示的v t图线 图线的斜率就是加速度a 1 双选 如图1 5 3所示 为同一打点计时器打出的两 条纸带 由纸带可知 bd 图1 5 3 a 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的大 b 在打下计数点 0 至 5 的过程中 纸带甲的平均速度比乙的小 c 纸带甲的加速度比乙的大d 纸带甲的加速度比乙的小 解析 在打下计数点 0 至 5 的过程中 两纸带所用时间相 同 但甲纸带位移小于乙纸带位移 故v甲 v乙 选项a错 b对 相邻计数点间所用时间相等 但乙的速度变化得更快 故a甲 a乙 选项c错 d对 2 如图1 5 4是某同学测量匀变速直线运动的加速度时 从若干纸带中选中的一条纸带的一部分 他每隔4个点取一个计数点 图上注明了他对各计数点间距离的测量结果 所接电源是频率为50hz的交流电 图1 5 4 1 两个相邻计数点间的时间间隔 t s 2 物体的加速度的计算式 a 加速度为 a m s2 3 计算打下计数点b时小车的速度 vb m s 2 3 0 518 答案 1 0 1 3 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源的频率为50hz 记录小车运动的纸带如图1 5 5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 各点到a点的距离依次是2 0cm 5 0cm 9 0cm 14 0cm 20 0cm 图1 5 5 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坐标系如图1 5 6 所示 请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线 图1 5 6 3 根据图线可得小车运动的加速度为 m s2 答案 1 0 25 0 45 2 图见解析 3 1 2 v t图象如图1所示图1 3 在v t图象中 图线的斜率表示加速度 即a 0 55 0 250 3 m s2 1m s2 热点 利用纸带求物体的加速度和瞬时速度 例1 2010年重庆卷 某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度 电源频率f 50hz 在纸带上打出的点中 选出零点 每隔4个点取1个计数点 因保存不当 纸带被污染 如图1 5 7所示 a b c d是依次排列的4个计数点 仅能读出其中3个计数点到零点的距离 sa 16 6mm sb 126 5mm sd 624 5mm 图1 5 7 若无法再做实验 可由以上信息推知 1 相邻两计数点的时间间隔为 s 2 打c点时物体的速度大小为 m s 取2位有效数字 3 物体的加速度大小为 用sa sb sd和f表示 vc 解析 1 打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点 则相邻两计数点的时间间隔为t 0 1s 2 根据两点间的平均速度等于中点时刻的速度得 3 匀加速运动的位移特征是相邻相等时间间隔内的位移以at2均匀增大 有bc ab at2 cd bc at2 ab 2at2 bd 2ab 3at2 1 2010年湛江一模 在 研究匀变速直线运动 的实验中 如图1 5 8为实验得到的一条纸带 纸带上每相邻的两计数点间的时间间隔均为0 1s 测得a到b和b到c的距离分别为5 60cm和7 82cm 则物体的加速度大小为 m s2 b点的 速度大小为 m s 0 671 图1 5 8 2 22 2 2011年广州调研 实验室常用的电磁式打点计时器用的是低压 填 直流 交流 电源 某次实验连续打了一系列点的纸带如图1 5 9 由此可以判断 这段纸带的运动属于 填 匀速 匀变速 直线运动 纸带上ab段运动的时间t s ab段的平均速度 m s 计 算结果保留三位有效数字 交流 匀变速 1 15 图1 5 9 0 08 易错点 用 逐差法 求加速度 例1 某同学在 测匀变速直线运动的加速度 的实验中 用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定了a b c d e f g共7个计数点 每4个点取1个计数点 其相邻点间的距离如图1 5 10所示 打点计时器每隔0 02s打一次点 图1 5 10 根据以上数据 1 计算出小车运动的加速度为a m s2 要求保留 两位小数 2 计算出打下d点时小车的瞬时速度vd m s 要 求保留两位小数 3 求出打下a点时小车的瞬时速度va m s 要求 保留两位小数 错因 没有用 逐差法 求加速度 而是用平均法 用平均法最后只用到了s6和s1 6个实验数据只有两个被使用 偶然误差太大 这种方法不可取 应该用逐差法 在计算a点速度时 误认为a点为整个纸带上的第一个点 而a点只是从纸带中取得一个较清晰的点 并不是初速度为零的那一点 关于给出多段数据的纸带 在求解加速度时 一般 会有三种想法 一是只选择里边的两小段计算 这种方法不能用的原因是 没有充分利用数据 误差较大 第二种是每两组算出一个加速度 再求平均值 这样会把中间的数据都约掉 也不可取 三是逐差法 1 某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动 他将打点计时器接到频率为50hz的交流电源上 实验时得到一条纸带如图1 5 11所示 他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点 在这点下标明a 第六个点下标明b 第十一个点下标明c