高一物理讲用打点计算器测速度、加速度

第三讲用打点计算器测速度 加速度 学习目标 1 比较x t和v t图象的异同并能解决相应的问题2 掌握打点计时器测速度和逐差法求加速度 一 知识回顾 知识点1 打点计时器 1 电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定 内发生的 的计时仪器 它使用 电源 由学生电源供电 工作电压在 V以下 当电源的频率是50Hz时 它每隔 s打一个点 通电前把纸带穿过 再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面 接通电源后 在线圈和永久磁铁的作用下 振片便振动起来 带动其上的振针上下振动 这时 如果纸带运动 振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点 如果把纸带跟运动的物体连在一起 即由物体带动纸带一起运动 纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移 2 电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似 工作电压 V 这种计时器工作时 纸带运动受到的阻力比较小 实验误差也就比较小 3 用打点计时器测量瞬时速度时是利用了平均速度的公式v 当或较小时 用这个平均速度代表纸带经过某点的 速度 3 由纸带求物体运动的加速度的方法 1 根据 x x2 x1 x3 x2 aT2 T为相邻两计数点间的时间间隔 求出a 然后求平均值 2 用逐差法求加速度 根据x2 x1 x5 x2 x6 x3 3aT2求出a1 知识点2 数据处理1 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示 A B C D 为时间间隔相等的各计数点 x1 x2 x3 为相邻两计数点间的距离 若 x x2 x1 x3 x2 常数 即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量 则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动 2 由纸带求物体运动的瞬时速度的方法如图所示 有 二 例题辨析 例题1 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 按照实验进行的先后顺序 将下述步骤的代号填在横线上 A 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B 把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端 并连好电路C 换上新的纸带 再重做两次D 把长木板平放在实验桌上 并用垫片把木板的一端垫高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 下边吊上合适的钩码G 断开电源 取出纸带 二 例题辨析 例题2 多选 一个质点正在做匀加速直线运动 用固定的照相机对该质点进行闪光照相 闪光时间间隔为1s 分析照片得到的数据 发现质点在第1次 第2次闪光的时间间隔内移动了0 2m 在第3次 第4次闪光的时间间隔内移动了0 8m 由上述条件可知 A 质点运动的加速度是0 6m s2B 质点运动的加速度是0 3m s2C 第1次闪光时质点的速度是0 05m sD 第1次闪光时质点的速度是0 1m s 变式练习1 多选 在 研究匀变速直线运动 的实验中 下列方法中有助于减小实验误差的是 A 选取计数点 把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B 使小车运动的加速度尽量小些C 舍去纸带上开始时密集的点 只利用点迹清晰 点间的间隔适当的那一部分进行测量 计算D 适当增加挂在细绳下钩码的个数 例2 如图所示 某同学在做 研究匀速直线运动 实验中 由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点的时间间隔为T 0 10s 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 则A点处瞬时速度的大小是 m s 小车运动的加速度计算表达式为 加速度的大小是 m s2 变式练习2 在做 研究匀速直线运动 实验时 所用电源频率为50Hz 取下一段纸带研究 如图所示 设0点为记数点的起点 相邻两记数点间还有四个点 则第一个记数点与起始点间的距离x1 cm 物体的加速度a m s2 物体经第4个记数点的瞬时速度为v m s 例4 从斜面上某位置 每隔0 1s释放一个小球 在连续释放几个后 对在斜面上的小球拍下照片 如图所示 测得SAB 15cm SBC 20cm 试求 1 小球的加速度 2 拍摄时B球的速度vB 3 A球上面滚动的小球还有几个 在这里输入标题 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 例4 从斜面上某位置 每隔0 1s释放一个小球 在连续释放几个后 对在斜面上的小球拍下照片 如图所示 测得SAB 15cm SBC 20cm 试求 1 小球的加速度 2 拍摄时B球的速度vB 3 A球上面滚动的小球还有几个 请在此输入您的标题 例5 摩托车在平直公路上从静止开始起动 a1 1 6m s2 稍后匀速运动 然后减速 a2 6 4m s2 直到停止 共历时130s 行程1600m试求 1 摩托车行驶的最大速度vm 2 若摩托车从静止起动 a1 a2不变 直到停止 行程不变 所需最短时间为多少 变式练习4 摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道 然后驶入一段半圆形的弯道 但在弯道上行驶时车速不能太快 以免因离心作用而偏出车道 求摩托车在直道上行驶所用的最短时间有关数据见表格 某同学是这样解的 要使摩托车所用时间最短 应先由静止加速到最大速度 40m s 然后再减速到 20m s t t1 t2你认为这位同学的解法是否合理 若合理 请完成计算 若不合理 请说明理由 并用你自己的方法算出正确结果 三 归纳总结 1 求解直线运动的基本思路 1 审清题意 分析运动过程 构建运动图景 并尽量画出草图 2 明确题中已知及未知各量的关系 恰当选用规律 3 若涉及多个过程 要分段分析 找准运动交接点 同时应注意s v a等矢量的符号规定和位移图象 速度图象的应用及题中隐含条件的挖掘等 在这里输入标题 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 请在此输入您的文本 在这里输入标题 2 求解直线运动常用的方法有 一般公式法 平均速度法 中间时刻速度法 比例法 推论法 逆向思维法 图象法 巧选参考系法 3 对于多运动阶段问题的分析要注意以下几点 1 准确选取研究对象 根据题意画出物体在各阶段的运动示意图 直观呈现物体的运动过程 2 明确物体在各阶段的运动性质 找出题目给定的已知量 待求未知量以及中间量 3 合理选择运动学公式 列出物体在各阶段的运动方程 同时列出物体各阶段间的关联方程 4 匀变速直线运动涉及的公式较多 各公式相互联系 大多数题目可一题多解 解题时要开阔思路 通过分析 对比 根据已知条件和题目特点适当地拆分 组合运动过程 选取最简捷的解题方法 四 拓展延伸 例6 已知O A B C为同一直线上的四点 AB间的距离为L1 BC间的距离为L2 一物体自O点由静止出发 沿此直线做匀速运动 依次经过A B C三点 已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等 求O与A的距离 变式练习1 一物体做匀加速直线运动 通过一段位移 x所用的时间为t1 紧接着通过下一段位移 x所用的时间为t2 则物体运动的加速度为 变式练习2 以72km h的速度行驶的列车 临时需要在某中途车站停车 因此以大小为0 4m s2的加速度减速进站 停车2min 然后以0 5m s2的加速度匀加速出站 最后恢复原运行速度 试计算该列车此次因临时停车共耽误多长时间 五 课后作业1 做匀加速直线运动的物体 从A点运动到C点所用的时间为t B为AC之间的一点 已知物体在AB段的平均速度为v 在BC间的平均速度为3v 则下列说法正确的是 A 物体运动的加速度为a B 物体运动的加速度为a C B点的瞬时速度一定是2vD AC间的距离一定是2vt 2 两木块自左向右运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下木块每次曝光时的位置 如图所示 连续两次曝光的时间间隔是相等的 由图可知 A 在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B 在时刻t1两木块速度相同C 在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同D 在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同 3 物体从静止开始沿光滑斜面下滑L时 速度为v 当物体下滑速度达到v 2时 它沿斜面下滑的距离为 A 0 5LB 0 707LC 0 25LD 0 75L4 一物体由静止开始做匀加速直线运动 加速度的大小为a1 经时间t后做匀减速直线运动 加速度的大小为a2 再经过时间t回到出发点 则a1 a2应为 A 1 1B 1 2C 1 3D 1 4 5 一物体沿直线由静止开始以加速度a1做匀加速直线运动 前进s1后立即以加速度a2做匀减速直线运动 又前进s2而静止 已知s1 s2 则下列说法正确的是 A 物体分别通过s1 s2两段路程的平均速度相等B 物体分别通过s1 s2两段路程中点时的速度相等C 物体分别通过s1 s2两段路程所用的时间相等D 两个加速度的大小关系是a2 a1 6 一辆小汽车在一段平直的公路上做匀加速直线运动 A B是运动过程中经过的两点 已知汽车经过A点时的速度为1m s 经过B点时的速度为7m s 则汽车从A到B的运动过程中 下列说法正确的是A 汽车经过AB位移中点时速度是4m sB 汽车经过AB中间时刻的速度是4m sC 汽车前一半时间发生位移是后一半时间发生位移的一半D 汽车前一半位移所用时间是后一半位移所用时间的2倍 7 如图甲所示 绷紧的水平