高一物理《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》課件ppt

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,二、實(shí)驗(yàn)原理1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用通過打點(diǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能的儀器，若所用交流電源頻率為50Hz，則每隔0.02s打一次點(diǎn)。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：4V～6V交流電源(2)工作條件電火花計(jì)時(shí)器：220V交流電源(3)紙帶上點(diǎn)的意義①表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置。②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(dòng)狀況。,學(xué)案4實(shí)驗(yàn)一：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器，并學(xué)會(huì)用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法。3.會(huì)利用紙帶測(cè)定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。,,(4)兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如圖1-4-1所示，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)。,圖1-4-1,圖1-4-2,②電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造如圖1-4-2所示，利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為220V交流電，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡。,2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若加速度為a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)發(fā)生的位移依次為s1，s2，s3,…,sn，則有：s2-s1=s3-s2=…=sn-sn-1=aT2，即任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等?？梢砸罁?jù)這個(gè)特點(diǎn)，判斷一個(gè)物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。,圖1-4-3,(3)由紙帶求物體在打下某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法：vn=(sn+sn+1)/(2T)，即時(shí)間2T內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，如圖1-4-3所示。,3.由紙帶求物體加速度的方法(1)逐差法設(shè)相鄰相同時(shí)間(T)內(nèi)的位移分別為s1,s2，…,sn,則：s2-s1=s3-s2=s4-s3=…=sn-sn-1=aT2，s4-s1=3a1T2,s5-s2=3a2T2，s6-s3=3a3T2，得加速度為：,圖1-4-4,(2)圖象法以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，然后利用vn=(sn+sn+1)/(2T)求出打各點(diǎn)時(shí)的速度，描點(diǎn)得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖1-4-4所示。,三、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。四、實(shí)驗(yàn)過程,2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下面掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面。3.把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。,1.如圖1-4-5所示，把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。,圖1-4-5,4.從三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(cè)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0，1，2，3，4，…，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并填入表中。,5.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。6.計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離?s1，?s2，?s3，…，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上個(gè)步驟中求出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，作出v-t圖象，根據(jù)圖象的斜率來求加速度a)。7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)。8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理好實(shí)驗(yàn)器材。,五、注意事項(xiàng)1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。2.要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。3.小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。4.紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)盡量不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。5.要先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再放開小車；放開小車時(shí)，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以充分利用紙帶的長(zhǎng)度。6.不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。,六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有s和T，因此誤差來源于s和T。1.由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測(cè)量不夠精確而使a的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。2.電源的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。,【例1】如圖1-4-6所示是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得一條紙帶。(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為___________。(2)A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距s=____________;C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是_____________(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。,本題主要考查刻度尺的讀數(shù)、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度、有效數(shù)字的要求等，意在考查使用儀器、記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。毫米刻度尺的精確度為0.1cm,故A、B間的距離為1.70cm-1.00cm=0.70cm,vC=BD/(2T)=(2.0010-2)/(20.1)m/s=0.10m/s。,圖1-4-6,0.02s,0.70cm,0.10m/s,【例2】在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號(hào)G、H……)______________________________________________________________________________________________________。A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.取下紙帶E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動(dòng)F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善,并按合理順序填寫在橫線上。____________________________。,A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶。D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作。應(yīng)補(bǔ)充G，換上紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,合理順序應(yīng)為：BFCADG,實(shí)驗(yàn)操作的技巧：(1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。(3)小車另一端所掛的鉤碼的個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，使各段位移無較大區(qū)別，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。(4)應(yīng)選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)和計(jì)時(shí)點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒。(5)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，要減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間的摩擦。(6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。(7)要在小車到達(dá)滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪。,1.,某同學(xué)在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖1-4-7所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10s。(1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下式(保留三位有效數(shù)字)vB=_____m/s，vC=_____m/s，vD=_____m/s，vE=_____m/s，vF=_____m/s。(2)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在如圖1-4-8所示的坐標(biāo)紙上，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象。(3)根據(jù)(2)中畫出的v-t圖象，求得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為______m/s2。(保留兩位有效數(shù)字),(1)0.4000.4790.6400.721(2)如圖(3)0.78~0.80均可,圖1-4-7,圖1-4-8,2.某同學(xué)用圖1-4-9所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶。舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每?jī)蓚€(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖1-4-10中0、1、2…6。c.測(cè)量1、2、3…6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：s1、s2、s3…s6。d.通過測(cè)量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。e.分別計(jì)算出s1、s2、s3…s6與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值s1/t1、s2/t2、s3/t3…s6/t6。f.以s/t為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出s/t與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫出s/t-t圖線。,圖1-4-9,圖1-4-10,(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖1-4-11所示，則s2=______cm，s5=_______cm。(3)該同學(xué)在圖1-4-12中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出x/t-t圖線。(4)根據(jù)s/t-t圖判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車的速度v0=____m/s；它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=______m/s2。,結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_____和_____。(填選項(xiàng)代號(hào))A.電壓合適的50Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平F.重錘,圖1-4-11,圖1-4-12,(1)AC(2)2.98(2.97～2.99均可)13.20(13.19～13.21均可)(3)見解析圖(4)0.18(0.16～0.20均可)4.80(4.50～5.10均可),1.在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是()A.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B.使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C.舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D.適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù),ACD,2.如圖1-4-13所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度。(1)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需____(填字母代號(hào))中的器材。A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作________圖象，其縱軸表示的是_______________________，橫軸表示的是__________________。,圖1-4-13,D,(v2/2)-h,速度平方的二分之一,重物下落的高度,3.某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f=50Hz。在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。因保存不當(dāng)，紙帶被污染。如圖1-4-14所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。,圖1-4-14,若無法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_____s；(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為______m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為_____________________(用sA、sB、sD和f表示)。,(sD-3sB+2sA)f2/75,0.1,2.5,4.在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖1-4-15所示，在紙帶上選擇6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A，B，C，D，E，F(xiàn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離依次是2.0cm，5.0cm，9.0cm，14.0cm，20.0cm。(1)根據(jù)學(xué)過的知識(shí)可以求出小車在B點(diǎn)的速度為vB=_________m/s，CE段的平均速度為_________m/s。(2)以打B點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，建立v-t坐標(biāo)系如圖1-4-16所示，請(qǐng)?jiān)趫D中作出小車運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系圖線。(3)根據(jù)圖線可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為__________m/s2。,1.0,圖1-4-15,圖1-4-16,0.25,0.45,5.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小車，牽引一條通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)剪下一段紙帶。如圖1-4-17所示，每一小段紙帶的一端與x軸相重合，兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標(biāo)系中。(1)仔細(xì)研究圖，找出小車在相鄰時(shí)間內(nèi)位移存在的關(guān)系。(2)設(shè)?t＝0.1s，請(qǐng)畫出該小車的v－t圖象。(3)根據(jù)圖象求其加速度。,(1)相鄰相等的時(shí)間內(nèi)的位移差相等(2)見解析圖(3)0.8m/s2,圖1-4-17,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,