高中物理 实验2　研究匀变速直线运动 课件 人教版必修1.ppt

实验2研究匀变速直线运动,【实验目的】1练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动情况2测出匀变速直线运动的加速度,【实验原理】1电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是46v，电火花打点计时器的工作电压是220v当电源频率是50hz时，它每隔0.02s打一次点2若纸带上相邻点间的位移差xn1xn0，则物体做匀速运动若xn1xnc(非零常数)，则物体做匀变速直线运动,3根据纸带求加速度的方法用“逐差法”求加速度设相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，根据x4x1x5x2x6x33at2(t为相邻计数点间的时间间隔)求出再算出a1、a2、a3的平均值，就是物体运动的加速度,【实验器材】电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片,【实验步骤】1安装实验装置(如下图所示)2接通电源，释放小车，重复打纸带三条3挑选纸带，确定计数点，测相邻间距4用逐差法求加速度,【注意事项】1计时器打出的点子不清晰，可能因为是电压偏低或振针位置不合适2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，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些3计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带,4拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打点计时器的位置5小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出78个计数点为宜,根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()a时间间隔b位移c加速度d平均速度,(1)纸带的运动时间如何确定？【提示】纸带的运动时间由打点时间间隔确定如纸带从某时刻开始运动，同时打下第一个点，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了6个点，则纸带的运动时间为(61)0.02s0.1s.,(2)纸带的运动位移如何确定？【提示】纸带的运动位移由纸带上打下的点间距离确定如纸带从某时刻开始运动，经一定时间后，若打点计时器在纸带上打下了6个点，则纸带运动的位移是第1点到第6点间的距离，可用毫米刻度尺直接测量，测量方法如下图所示,(3)根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是物体运动的时间间隔和位移试问还可以间接知道哪些物理量？【提示】还可以间接计算出运动物体某段时间内的平均速度若物体做匀变速直线运动还可进一步算出某时刻物体的瞬时速度和物体运动的加速度【答案】ab,一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图甲所示图乙是打出纸带的一段甲乙,(1)已知打点计时器使用的交变电流频率为50hz，利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度a_.(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有_，用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为ff_.,(1)用什么方法求解小车下滑的加速度？【提示】用逐差法求解加速度(2)相邻两记数点间的时间间隔是多少？【提示】t0.02s20.04s,(3)写出加速度的计算过程【提示】x5x14a1t2，x6x24a2t2，x7x34a3t2，x8x44a4t2，x9x54a5t2,(4)小车在下滑过程中受几个力的作用？各是什么性质的力？【提示】小车下滑过程中受三个力的作用，它们分别是：竖直向下的重力mg，垂直斜面向上的弹力fn，沿斜面向上的摩擦力ff.(5)用什么规律求出小车在下滑过程中所受的阻力ff?【提示】牛顿第二定律,(6)具体怎样求解小车在下滑过程中所受的阻力ff?【提示】用直尺测出斜面上任意两点间的距离l及这两点的高度差h，就可算出斜面倾角的正弦sin，再用天平测出小车质量m，由牛顿第二定律列方程：mgsinffma，ffmgsinmamgma.【答案】(1)4m/s2(2)测出斜面上任意两点间的距离l及这两点的高度差h和小车质量mmgma,用电磁打点计时器或电火花打点计时器打出的纸带只能测定短距离过程中的速度，若要测定长距离过程中的速度，如测定某人在走路过程中的速度就不能用以上两种打点计时器了有人设计了一种简易的“滴水计时器”，就可以粗略地测定人在走路过程中的速度取一只饮料瓶，用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔，在瓶中灌满水，用手提着，使水均匀滴出(如下图所示)实验中可用旋松、旋紧瓶盖的方法开、关计时器,【解析】(1)从某滴水滴下(记为第一滴)开始计时，用秒表测出滴n滴水的总时间t(n取30或50)，则计时器的滴水周期为t.(2)起跑阶段滴在跑道上的水滴之间的距离越来越大，表明做加速运动；中间阶段水滴之间的距离较大且近似相等，表明做速度较大的匀速运动；通过终点后水滴之间的距离越来越小，表明做减速运动(3)取匀速步行时滴水计时器滴在地上的n个清晰的滴水点，用卷尺测出这n个点之间的距离x，再除以滴这n滴水所用时间，则为步行时的速度为.【答案】见解析,1在某次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电电源的实际频率已超过50hz，那么，他计算出来的加速度值与真实值相比是()a偏大b偏小c相等d不能确定【解析】由xat2得axf2.因实际频率大于50hz，而计算时代入的仍是50hz，所以偏小，b正确【答案】b,2在使用打点计时器时，发现打点计时器打点周期不稳定，其原因可能是()a交流电压不稳定b永久磁铁磁性太弱c电源的频率不稳定d振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差,【解析】打点计时器的打点周期跟电源频率和振动片的固有频率有关一个性能良好的打点计时器振动片的固有频率和使用的交流电频率相等，这样振动片发生共振，振幅较大，打点清晰，等时性好而电压的高低直接影响振动片的振动强弱，即振幅的大小，而不影响振动片的振动周期，故也不影响打点计时器的打点周期永久磁铁的磁性能影响打点痕迹的轻重，即点迹的清晰度，并不影响打点的周期综上所述，引起打点周期不稳定的原因是c、d两选项所述，故答案应为c、d两选项【答案】cd,3如图所示为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知(),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【答案】bd,4在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是()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,【解析】选取的计数点间隔较大，在用直尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此a项正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故b错，d对；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此c项正确【答案】acd,5某同学用如图甲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乙所示甲,乙,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)：,从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6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),方法b中，x1、x2、x3、x4、x5、x6均起作用因此，选择方法b更合理，更易减小偶然误差本题中误差来源很多，例如：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，长度测量，数据处理方法等【答案】x1、x6x1、x2、x3、x4、x5、x6b偶然阻力(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，长度测量，数据处理方法等,6某同学用下图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动实验步骤如下：,a安装好实验器材b接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图中0、1、26点所示,c测量1、2、36计数点到0计数点的距离，分别记作：x1、x2、x3x6.d通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动e分别计算出x1、x2、x3x6与对应时间的比值f以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出t图线,结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_和_(填选项代号)a电压合适的50hz交流电源b电压可调的直流电源c刻度尺d秒表e天平f重锤,(2)将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图所示，则x2_cm，x5_cm.,(3)该同学在下图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出t图线,(4)根据t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0_m/s，它在斜面上运动的加速度a_m/s2.【解析】(1)还需要的实验器材有电