课时　实验：研究匀变速直线运动.ppt

1、第五课时实验：研究匀变速直线运动,(对应学生用书第12页),1练习使用电磁打点计时器或电火花打点计时器，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,(对应学生用书第1213页),一、实验原理 1电磁打点计时器和电火花打点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46 V，电火花打点计时器的工作电压是220 V当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点 2若纸带上相邻点间的位移差sn1sn0，则物体做匀速运动若sn1snC(非零常数)，则物体做匀变速直线运动,二、实验器材 电磁或电火花打点计时器，一端附有滑轮的长木板，纸带，小车，细绳，钩码，刻

2、度尺，导线，电源，复写纸 三、实验步骤 1如图，把一端带有定滑轮的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，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，放手后小车能在木板上平稳地加速滑行将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，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点换上新纸带，重复实验两次,4选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，确定计数点并标记为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作

3、为时间的单位，就是T0.02 s50.1 s在选好的开始点下标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3点0、1、2、3叫做计数点，如图所示，两个相邻计数点间的距离分别是s1、s2、s3,5用毫米刻度尺测量s1、s2、s3的长度，并记录测量结果 6根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度并求出平均值 四、注意事项 1应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车 2释放小车时应将小车放在离定滑轮稍远且靠近打点计时器的位置，以便在纸带上打出足够多的点 3每当小车到达终点时，都要提前用手将小车按住，以免它和定滑轮碰撞并跌落在地面上,4每次更换新纸带，都要随时断

4、开电源，并将复写纸的定位轴前后移动一下，使振针打在复写纸的不同圆周上，以保证打出清晰的点 5要在钩码落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码 6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50 cm的纸带上清楚地取出78个计数点为宜 7不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)读数时应估读到毫米的下一位,五、误差分析 1纸带上各点间距的测量误差 2打点计时器打点不稳定引起计时误差 3各种阻力，如限位孔、复写纸、振针与纸带的摩擦力变化等,(对应学生用书第1314页),基本实验原理和步骤的考查,【例1】 在“研究匀变速直线运动”的实验

5、中，下列方法不能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：选取计数点时可以让用于测量和计算的点间的间隔适当增大，这样做可以使相对误差较小，因此A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

6、清的点，因此C项正确 答案：B.,本题考查完善实验原理、减少实验误差的方法，要做好该类题型，需要理解实验原理，规范操作步骤,实验数据的处理,【例2】 (2010年福建宁德模拟)(12分)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T0.02 s的低压交流电源他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度，记录在下面的表格中,(1)计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF_； (2)根据纸带上所标的数据，求

7、得小车的加速度的公式a_； (3)根据上面得到的数据，以A点对应的时刻为t0时刻，在图的坐标纸上作出小车的速度随时间变化的vt图线；,(4)由vt图线求得小车的加速度a_ m/s2(结果保留两位有效数字),规范解答：(1)vFEG.(2分) (2)s1d1，s2d2d1，s3d3d2，s4d4d3， s5d5d4，s6d6d5， 利用逐差法：T5T0.1 s s4s13a1T2，s5s23a2T2，s6s33a3T2(3分) 求平均值：a.(1分),(3)如图所示：(3分),(4)由图象知：斜率k0.42.即a0.42 m/s2.(3分),(1)数据处理的基本知识：匀变速直线运动中，某段时间中

8、间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度；充分应用数据，逐差法；在vt图象中，倾斜直线斜率大小等于加速度大小 (2)无论使用平均值法、作图法还是逐差法，其原则都是尽量减少实验误差,创新实验,【例3】 做匀变速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，其左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中,(1)仔细研究图象，找出小车在相邻时间内位移存在的关系 (2)设t0.1 s，请你在xOy坐标系中用最简捷的方法作出能表示vt关系的图线 (3)根据图象求其加速度大小,解析：(1)由题图中所标纸带每段

9、位移关系，可知在相邻相等时间内的位移差相等本题考虑误差原因后，可近似认为y8.0 cm.,(3)利用图象求斜率或用yaT2均可以求得小车加速度a8.0 m/s2. 答案：见解析,新课标更加注意对实验思想、方法的理解和应用本题巧妙利用了“等效替代”的方法，将yx图象转化为vt图象，体现了实验数据处理的灵活性，凸现对迁移能力的考查,【例题】 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，所用电源频率为50 Hz，取下一段纸带研究，如图所示，设0点为计数点的起点，每5个点取一个计数点，则第一个计数点与起始点间的距离s1_ cm，计算此纸带的加速度大小a_ m/s2；物体经第3个计数点的瞬时速率为v3_ m/s

10、.,答案：331.05,(对应学生用书第14页),(2010年重庆卷，22(1)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f50 Hz，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：sA16.6 mm，sB126.5 mm，sD624.5 mm.,若无法再做实验，可由以上信息推知： 相邻两计数点的时间间隔为_ s； 打C点时物体的速度大小为_ m/s(取2位有效数字)； 物体的加速度大小为_(用sA、sB、sD和f表示),本题考查了利用纸带研究匀变速直线运动的

11、加速度的数据处理掌握实验原理及逐差法是解题的关键,(对应学生用书第213页),【测控导航】,1一位同学在用电磁打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，纸带上打出的不是圆点而是如图所示的一些短线，这可能是因为(D) A打点计时器错接在直流电源上 B电源电压不稳定 C电源的频率不稳定 D振针压得过紧,解析：当打点计时器的振针与复写纸片的距离过大时，这时振针可能够不着复写纸片，我们可能看到时有时无的点痕，也可能完全没有点痕当振针距离复写纸片间隙过小时，每一个打点周期内振针就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸片上，这样就变成了一段一段的小线段故D正确,2(2010年福建质检)在“研究匀变速直线运动

12、”的实验中，如图所示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0.1 s，测得A到B和B到C的距离分别为5.60 cm和7.82 cm，则物体的加速度大小为_m/s2，B点的速度大小为_m/s.,答案：2.220.671,3(2010年广东卷)如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带,已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_ 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s_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字),答案：0.02 s 0.70 cm(0.680.72 cm均可)0.1

13、00 m/s,4(创新实验)(2010年福建师大附中模拟)伽利略在两种新科学的对话一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还运用实验验证了其猜想某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动,(1)实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量_的,(2)下表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的