廣東物理2011年高考一輪復(fù)習(xí)14《實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動》.ppt

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1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律， 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用：計(jì)時(shí)儀器，每隔0.02 s打一次點(diǎn).,(3)紙帶上點(diǎn)的意義 表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置； 通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的 運(yùn)動情況. 2.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法 (1)沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時(shí)間間隔的不同時(shí)刻 的速度分別為v1、v2、v3、v4、，若v2v1v3v2v4 v3，則說明物體在相等時(shí)間內(nèi)速度的增量相等， 由此說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，即 a .,(2)沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為 x

2、1、x2、x3、x4，若xx2x1x3x2x4x3， 則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動，且xaT2. 3.速度、加速度的求解方法 (1)“平均速度法”求速度，即vn ，如圖實(shí)1 1所示.,(2)“逐差法”求加速度，即a1 ，a2 ，a3 ，然后取平均值，即 ，這樣使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，以提高準(zhǔn)確度. (3)“圖象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個(gè)點(diǎn)的速度，畫出vt圖，直線的斜率即加速度.,三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源.,四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面

3、， 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接 好電路. 2.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適 的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在 小車的后面，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與平板平行.實(shí) 驗(yàn)裝置見圖142，放手后，看小車能否在木板上平 穩(wěn)地加速滑行.,3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放 開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙 帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)三次.,4.從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一 些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測量的地方找一個(gè)開始 點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，確定好計(jì)數(shù)始 點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、

4、3、4，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的 距離x，并記錄填入表中.,5.計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1、x2、x3 6.利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的 瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度， 填入上面的表格中. 7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn).,五、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出vt圖象 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)， 在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描 點(diǎn)，如圖實(shí)143所示，對于每次實(shí)驗(yàn)，描出的幾個(gè)點(diǎn) 都大致落在一條直線上. (2)作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條 直線上，落不到直線上的點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)， 這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的vt圖象，它是

5、一條傾斜的直線.,2.由實(shí)驗(yàn)得出的vt圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動的速度隨時(shí) 間變化的規(guī)律. 有兩條途徑進(jìn)行分析： (1)小車運(yùn)動的vt圖象是一條傾斜的直線如圖實(shí)1 4 4所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值t，速度也會增加相同的 值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化.,(2)既然小車的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為vktb，所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化.,六、注意事項(xiàng) 1.交流電源的電壓及頻率要符合要求. 2.實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要調(diào)節(jié) 振針的高度和更換復(fù)寫紙. 3.開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. 4.先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開小

6、車，當(dāng)小車停止 運(yùn)動時(shí)及時(shí)斷開電源. 5.要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達(dá)滑輪前 及時(shí)用手按住它.,6.牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶 上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差 別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50 cm長的紙 帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜. 7.要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙 帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T0.025 s 0.1 s. 8.要多測幾組，盡量減小誤差. 9.描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位， 用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn).,七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 物塊帶動小車做加速運(yùn)動時(shí)，因受軌道

7、等各方面的影響，致使小車加速度不恒定，即小車不真正做勻加速直線運(yùn)動，若采用如圖145所示裝置則可避免.將包有白紙的總質(zhì)量為m的圓柱金屬棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在馬達(dá)上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，,使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.當(dāng)燒斷掛圓柱的線后，所示圓柱金屬棒豎直自由落下，毛筆就在圓柱金屬棒面的紙上畫出記號，得到對應(yīng)的紙帶，如圖146所示. 測出在同一條豎直線上各相鄰的兩條畫線之間的間隔x1、x2、x3、，利用逐差法xaT2，根據(jù)電動機(jī)轉(zhuǎn)動的周期T，即可求出金屬棒下落的加速度a.,一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動，用每隔 s曝光一次的頻閃照相機(jī)拍攝不同時(shí)刻小球的位置照片，如圖147所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩

8、個(gè)小球的像之間的時(shí)間間隔為 s，測得小球在幾個(gè)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移數(shù)據(jù)見表.,(1)小球在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差(填 “相等”或“不相等”)，小球運(yùn)動的性質(zhì)屬直線 運(yùn)動. (2)甲、乙兩同學(xué)計(jì)算小球加速度的方法如下： 甲同學(xué)：a1(x2x1)/T2，a2(x3x2)/T2， a3(x4x3)/T2， (a1a2a3)/3 乙同學(xué)：a1(x3x1)/(2T2)，a2(x4x2)/(2T2)， (a1a2)/2 你認(rèn)為甲、乙兩位同學(xué)的計(jì)算方法較好的是，加速度值為.,解題指導(dǎo)(1)x2x19.30 cm8.20 cm1.10 cm； x3x210.40 cm9.30

9、 cm1.10 cm； x4x311.50 cm10.40 cm1.10 cm. 由以上可以得出，小球在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等，即xK(恒量)，所以小球的運(yùn)動性質(zhì)屬勻加速直線運(yùn)動.,(2)用逐差法求加速度可以減少實(shí)驗(yàn)誤差，故乙同學(xué)的計(jì)算方法較好. a1 1.10 m/s2； a2 1.10 m/s2； (a1a2)/21.10 m/s2.,答案 (1)相等 勻加速 (2)乙 1.10 m/s2,某同學(xué)用圖148 所示裝置測量重力加速度g，所用交 流電頻率為50 Hz.在所選紙帶上取某 點(diǎn)為0號計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后每隔兩個(gè)計(jì)時(shí) 點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所有測量

10、數(shù)據(jù)及 其標(biāo)記符號如圖149所示.,該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔)： 方法A：由g1 ，g2 ，，g5 ，取平均值 8.667 m/s2；,方法B：由g1 ，g2 ，g3 ，取平均值 8.673 m/s2. 從數(shù)據(jù)處理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的：方法A中有；方法B中有.因此，選擇方法(A或B)更合理，這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的(系統(tǒng)或偶然)誤差.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源有 . (試舉出兩條).,解題指導(dǎo)物體只在重力的作用下做勻加速直線運(yùn)動，通過對紙帶數(shù)據(jù)的處理，可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葦?shù)值，本題主

11、要考查在處理數(shù)據(jù)的兩種方法中哪種誤差較小，是屬于誤差分析類問題.,方法A： 所以方法A中只有x1和x6起作用.,方法B： 所以方法B中x1、x2、x3、x4、x5、x6均起作用，因此選擇方法B更合理，更易減小偶然誤差. 本實(shí)驗(yàn)中誤差來源較多，例如：阻力、交流電頻率不穩(wěn)定，長度測量不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)處理方法等.,答案x1、x6x1、x2、x3、x4、x5、x6B偶然阻力、交流電頻率不穩(wěn)定等,用 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶只能測定短距離過程中的速度，若要測定長距離過程中的速度，如測定某人在走路過程中的速度就不能用以上兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器了.有人設(shè)計(jì)了一種簡易的“滴水計(jì)時(shí)

12、器”，就可以粗略地測定人在走路過程中的速度.,取一只飲料瓶，用縫衣針在瓶底鉆一適當(dāng)大小的小孔，在瓶中灌滿水，用手提著，使水均勻滴出(如圖1410所示).實(shí)驗(yàn)中可用旋松、旋緊瓶蓋的方法開、關(guān)計(jì)時(shí)器. (1)測出計(jì)時(shí)器的滴水周期； (2)用計(jì)時(shí)器判定你在賽跑時(shí)不同階段的運(yùn)動性質(zhì)； (3)測定你在勻速步行時(shí)的速度.,解題指導(dǎo)(1)從某滴水滴下開始計(jì)時(shí)，用秒表測出滴n滴水的總時(shí)間t(n取30或50)，則計(jì)時(shí)器的滴水周期為T . (2)起跑階段滴在跑道上的水滴之間的距離越來越大，表明做加速運(yùn)動；中間階段水滴之間的距離較大且近似相等，表明做速度較大的勻速運(yùn)動；通過終點(diǎn)后水滴之間的距離越來越小，表明做減速運(yùn)動.,(3)取勻速步行時(shí)滴水計(jì)時(shí)器滴在地上的N個(gè)清晰的滴水點(diǎn)，用卷尺測出這N個(gè)點(diǎn)之間的距離s，再除以滴這N滴水所用時(shí)間t，則步行時(shí)的速度為v,答案見解題指導(dǎo),