2012届高考一轮复习课件：1.5实验：研究匀变速直线运动.ppt

1、1实验目的(1)练习使用打点计时器；(2)用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律2实验原理(1)打点计时器 计时器的打点周期T 0.02s，频率f50 Hz.电磁式打点计时器的工作电压：4V6V交流 电 电火花打点计时器的工作电压：220V交流 电(2)根据纸带判断物体的运动情况如果纸带上的点间隔均匀，说明物体做 匀速直线 运动，如果x为相邻两点间距，T为打点的周期，则匀速直线运动的速度v xT设相邻点间距分别为x1、x2、x3若x2x1x3x2x4x3xn1xnx，则说明物体做 匀变速直线 运动 +1151(1)(+)312nnnxxnnTnnnv 根据纸带上的点求瞬时速度如图 ，已知物体

2、做匀变速直线运动，欲求打下第 个点时纸带的瞬时速度，由 点到 点这段时间的中间时刻恰好为打下 点的时刻，可知打下点时的瞬时速度应等于这段时间内的平均速度，即：65432122+3 3-4“”152.mnxxxxxxTxxaaaaaBCDEFamvn Tt 根据纸带上的点求匀变速直线运动的加速度 利用 逐差法 求，如 利用任意两段计数点间的位移求：如 利用 图象求，求出、各点的即时速度，画出如图 图线，图线的 斜率 就是所要 求 的 加速度 3实验器材电火花打点计时器或电磁打点计时器，小车，纸带，细绳，钩码，刻度尺，导线，电源4实验过程(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，使滑轮伸出桌面把打点计

3、时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面(2)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列小点换上新纸带，重复实验三次(3)数据处理：用vt图象法，先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度即vn(xnxn1)/2T求出打第n个点时纸带的瞬时速度，然后作出vt图象，图线的斜率即为物体运动的加速度：av/t.一、实验操作技巧的应用问题：该实验有哪些注意事项？解答：(1)固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央

4、位置，固定打点计时器后要轻轻试拉纸带，应无明显阻滞现象(2)滑轮不能过高，调节细绳与板面平行(3)若纸带上出现双点或漏点现象，可通过适当调整振动片的长度予以纠正，若纸带上出现拖痕和点迹不清，应调整振针长度(4)小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动，防止小车从板上掉下来(5)先接通电源，后让纸带运动(6)打点结束后立即关闭电源例1：在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤：A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在平板上，并接好电源C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面挂上适当重的钩码D取下纸带E将

5、纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔其中有错误或遗漏的步骤，在下面的横线上将以上步骤完善_，按合理顺序填写在横线上_ A中应先接通电源，再放开纸带C中应调节滑轮的高度，使细绳与平板平行D中应先断开电源，再取下纸带补充F，换上新纸带，重复操作两次G，断开电源，整理好仪器所以合理的顺序为BECADFG.警示：只有保证小车实际是做匀加速直线运动，测量的加速度大小才真实，所以安装调节细绳与板面平行，限位孔在长木板的中央位置，以保证小车运动时不从木板的一侧偏下来；滑轮、车轮灵活，尽可能保证加速度不变点评：该题考查实验的步骤，必须要理解实验原理和了解注意事项，才能正确解答此题二、利用公式法处理实验

6、数据问题：利用公式法求加速度的原理是什么？有哪些注意事项？解答：该实验原理是已经确认实验小车做匀变速运动，即加速度恒定下进行实验分析，所以才有推论x是一恒量如果实验小车的运动性质不明，则需要先判断小车是否做匀变速运动另为了减少实验的误差，应该利用“逐差法”来处理数据例2：某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时打出的纸带如图153所示，每两点之间还有四点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50Hz.(答案保留三位有效数字)(1)打第4个计数点时纸带的速度v4_.(2)06点间的加速度为a_.245265412324222m/s+11.00+12.90102

7、20.1+m/+17.8 10990.11.20m/s1.9/s8m sxxTxxxxxxvTa解析：答案：1.20m/s 1.98m/s2 322111212-221()“”0.1s0.202snnaax xx xTTxxnnaTaaa 该题若不用逐差法，而是只用则 ，相当于只用到了第一组和最后一组数据，这样起不到用多组数据减少误差的作用而逐差法让各组数据都得到了利用，起到了减小误差的作用 本题中 每两个点之间还有四个点未画出，相邻两点之间的时间间隔为，而不：是警示，点评：三、利用图象法处理实验数据问题：怎样用作图法处理数据？解答：用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一用作图法处理

8、数据的优点是直观、简便，有取平均的效果由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律作图的规则：(1)作图一定要用坐标纸坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值(3)图上连线要用直尺(直线、折线)或曲线尺(光滑曲线)，连接时不一定通过所有的数据点，而要使数据点在线的两侧合理的分布(4)在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点不一定要取原来测的数据点例3：在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的一段纸带如图154所示，在纸带上

9、选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出(1)根据学过的知识可以求出小 车 在 B 点 的 速 度 为 vB _m/s，CE间的平均速度为_m/s；(2)以打B点时为计时起点，建立vt坐标系如图155所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；(3)根据图线可得小车运动的加速度为_m/s2.20.1200.1s m/s .10.140.0:0.250.5m/s 0.42125m/sBCACEECvvtxxv 相邻两个计数点间的时间间隔 为 ，所以 图象如 解析下图所示 22m/0.550.250.31s.s3m/vta 在 图象中，图线的斜率表示加速度，即

10、点评：作vt图象时，要尽可能使更多的点在一直线上，不在直线上的各点也要尽可能对称分布在直线的两旁，偏差过大的点不予考虑警示：实验用逐差法求得的加速度值和用图象法求得的加速度值是一致的，比用公式ax/T2求得的加速度更准确1.图156甲为电磁打点计时器的实物图，其中 6 为限位孔，5 为振针，打点计时器使用 46 V的 交流 电源，若使用的电流的频率为50Hz，则每打两个点的时间间隔为 0.02 s；若在某次实验中打出的纸带如图乙所示，应怎样调节打点计时器？使振针适当缩短一些.2.在实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表为了计算加速度，合理的方法是()ABtanCDvtaaavt根据任意两

11、点的速度用公式 算出加速度 根据实验数据画出速度时间图象，量出其倾角，用公式 求出加速度 根据实验数据画出速度时间图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式 算出加速度 依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度解析：方法A偶然误差较大方法D实际也是仅由始末两个速度决定，偶然误差也较大只有利用实验数据画出对应的速度时间图象，才可充分利用各次测量数据，减小偶然误差由于在物理图象上，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，不同的坐标分度会得到不同的倾角，当然atan的值也不一样，所以B错；C正确答案：C 3.某学生在练习使用打点计时器时出现下列现象，纸带穿过限位孔，接通打点

12、计时器源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能的原因是_ 答案：复写纸使用时间过长或打点计时器的振针过高。4.某同学用图157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号计数点，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158所示3265215212222(8.66)7-m/AsTgggx xxxxTgxTT 该同学用两种方法处理数据为相邻两计数点的时间间隔：由，方法取平均值；：526341162121232123434626255-338.673 m/s.AB.3(B)B(B Aggggx xx xxxTTxxxxxxxxxxxxTxx 由，取平均值 从数据处理方法看，在、中，对实验结果起作用的，方法 中有 ；方法 中有 因此，选择方法 或更合理，这样可以减少实验的 系统或偶然 误差本实验误、差的主要来源偶然方法：有 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 试举出法等两条方