学鲁科版必修一 3.2匀变速直线运动的实验探究 课件（5）（19张）.ppt

第3章匀变速直线运动的研究 3 2匀变速直线运动的实验探究 物体的运动通常是比较复杂的 放眼所见 物体的运动规律各不相同 在生活中 人们跳远助跑 水中嬉戏 驾车行驶 高山滑雪 在自然界里 雨点下落 鸽子飞翔 猎豹捕食 蜗牛爬行 蚂蚁搬家 飞机起飞 这些运动中都有速度的变化 物体的速度变化到底存在规律吗 怎样探索复杂运动蕴涵的规律呢 在科学上 为了描述实验中测量量之间的关系 先将其在坐标系中描点 然后用一条曲线 包括直线 拟合 这些点 例如 我们用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动 如果小车是做匀变速直线运动 那么根据测量的数据描点作出的v t图象 应该是什么曲线 如何求出小车的加速度 学点1打点计时器及其应用 电磁打点计时器的构造及工作原理 电火花计时器 3 两种计时器的比较 将电磁打点计时器固定在长木板的一端 让纸带穿过两个限位孔 压在复写纸的下面 小车固定在纸带一端 把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接 打开电源开关 让小车沿长木板滑下并拉动纸带 纸带上就打下了许多小点 取下纸带 关闭电源 从能看得清的某个点数起 数一数纸带上共有多少个点 如果其有n个点 那么点子的间隔数为n 个 纸带的运动时间为t 0 02 n 1 s 用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点间的距离s 利用公式v s t计算出纸带在这段时间内的平均速度 在纸带上取连续的 个点 用刻度尺量出相邻两个点间的距离 判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动 判断依据是 若连续两点间的距离相等 则物体做匀速运动 反之 则做变速运动 如果用电火花计时器 则实验操作的前两个步骤相应地应当是 把电火花计时器固定在长木板的一端 检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上 检查两条白纸带是否已经正确地穿好 墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间 把计时器上的电源插头插在 交流电源插座上 按下脉冲输出开关 让小车沿长木板滑下并拉动纸带运动 纸带上就打上了一系列小点 4 打点计时器的使用方法 例1 如图3 2 5所示是拖动纸带时打点计时器打出的一条纸带 a b c d e为我们在纸带上所选的计数点 相邻计数点间的时间间隔为0 1s 试求打点计时器打下b c d各点时的瞬时速度 vb m s vc m s vd m s 点评 由速度的定义式v s t知 当 t很小时 v可表示某点的瞬时速度 打点计时器在纸带上打出的相邻两点间的时间间隔为0 02s 时间比较短 因此可用纸带上与待测点相邻的两点间的平均速度来表示待测点的瞬时速度 图3 2 5 解析 根据某段时间内的平均速度可以 粗略 代表某点的瞬时速度的思想 计算打点计时器打下b c d各点时的瞬时速度 vb sac 2t 52 00 10 3 2 0 1m s 0 26m svc sad sab 2t 84 00 24 00 10 3 2 0 1m s 0 30m svd sae sac 2t 120 00 52 00 10 3 2 0 1m s 0 34m s 1 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 如图3 2 6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s1 1 40cm s2 1 90cm s3 2 38cm s4 2 88cm s5 3 39cm s6 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 图3 2 6 学点2频闪照相法及其应用 例2 为了测定某轿车在平直路上 起动阶段的加速度 轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动 某人拍摄一张在同一底片上多次曝光的照片 如图3 2 8所示 如果拍摄时每隔 s曝光一次 轿车车身总长为4 5m 那么这辆轿车的加速度为 1m s2 m s2c m s2d m s2 解析 据匀变速直线运动规律 在纸带问题中有 s s s1 at2 读出s1 s2 代入即可计算 轿车总长4 5m 相当于提示我们图中一个大格约为1 5m 因车身长度为4 5m 从图中可看出每一大格表示1 5m 每一小格为0 3m 由此可算得两段距离s1 12 0m和s2 20 1m 又 s 则m s2 2m s2 b 评析 此题是应用摄影曝光的方法解决实际问题的题目 具有鲜活的物理情景 能否将物理学的方法灵活应用于生活是解题的关键 同时也对识图 用图能力提出了较高的要求 一旦揭开谜底 发现用到的物理知识却是如此的 朴素 把 高起点 低落点 低知识 高能力 有机结合到同一题目之中 这便是高考题的玄机 图3 2 8 答案 如图 图3 2 9 学点3科学探究 一种匀变速直线运动 探究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动时 应掌握以下几点 由纸带判断物体是否做匀变速直线运动 设物体做匀变速直线运动 加速度是a 在各个连续相等的时间间隔 内的位移分别是s1 s2 s3 由运动公式可得 s s2 s1 s3 s2 at2 即连续相等的时间间隔内的位移差相等 因此 要由纸带判断物体是否做匀变速直线运动 只要看纸带上时间间隔相等的连续相邻的计数点间的距离之差是否相等即可 由纸带求物体的运动加速度的方法 研究匀变速直线运动的实验原理 实验器材 打点计时器 电源 纸带 复写纸片 重锤 刻度尺 带有铁架的铁架台 导线 实验步骤 注意事项 计时器应竖直安装 可使纸带所受阻力减小 开始释放纸带时 应使重锤靠近打点计时器 先接通电源 计时器工作后 再放开纸带 当纸带离开打点计时器后及时断开电源 要区别计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔五个点取一个计数点 即时间间隔为t 0 02 5s 0 1s 例 如图3 2 12所示 甲 乙两图都是使用电磁打点计时器探究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动的装置示意图 已知该打点计时器的打点频率为 hz 这两图相比较 哪个图所示的装置较好 为什么 丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带 其中 为打出的第一个点 标作 后面依次打下的一系列点迹分别标为 经测量 第15至第17点间的距离为11 76cm 第 至第16点间的距离为44 14cm 则打下第16个点时 测出的重力加速度值为g m s2 要求保留三位有效数字 图3 2 12 某同学用频闪照相法来研究 物体仅在重力下是否做匀变速直线运动 得到如图3 2 13所示的频闪照片 已知频闪灯的闪光频率为 z 试探究小球做何种运动 3 答案 小球做加速度约为10m s2的匀加速直线运动 图3 2 13 将打点计时器紧固在长木板上 以免在拉纸带时晃动它 并要轻轻试拉纸带 应无明显阻滞现象 同时复写纸应该能随纸带的移动而转动 必要时 可通过定位轴的前后移动来调节复写纸的位置 打点计时器使用的电源必须是交流电源 这是振片周期性上下振动的原因 电压是4 6v 电压太低 线圈两端的磁性太弱 振片振动很弱 电压太高 可能烧损线圈 电火花计时器直接接到 交流电源上 若纸带上出现双点或漏点现象 可通过适当调整振动片的长度予以纠正 实验时应先接通打点计时器电源 让振针振动稳定 然后再拖动纸带 每次打点完毕应及时切断电源 因线圈中长时间通电 导线发热太多来不及散失 可能烧损线圈 打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点 如遇到打出的是短横线 说明指针压在纸带上时间过长 应调整振针距复写纸片的高度 使之大一点 开始拉动纸带的初始位置 应靠近打点计时器的位置 以便充分利用纸带打点 复写纸不要装反 每打完一条纸带 应调整一下复写纸的位置 不然下条纸带上点迹会不清晰 若下条纸带上点迹还不够清晰 考虑更换复写纸 使用电火花计时器时 应注意把两条白纸带正确穿好 墨粉纸盘夹在两纸带之间 使用打点计时器时 应让纸带通过限位孔 压在墨粉纸盘下面 不然 纸带上不会留有点迹 所用纸带宽窄要