2014届高考物理人教版一轮总复习配套课件 1.4 实验一：研究匀变速直线运动.ppt

1、2.匀变速直线运动的特点(1)物体做匀变速直线运动时，若加速度为a，在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为x1，x2，x3,xn，则有：x2-x1=x3-x2=xn-xn-1=，即任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。可以依据这个特点，判断一个物体是否做匀变速直线运动。(2)匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的速度。学案4 实验一：研究匀变速直线运动1.打点计时器通过打点实现的仪器，若所用交流电源频率为50 Hz，则每隔打一次点。电磁打点计时器接的交流电源，电火花计时器接交流电源。aT24V-6V0.02s计时瞬时220V2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过

2、滑轮，下面挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。3.把小车停在打点计时器处。先接通电源，后释放小车，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。1.如图1-4-1所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。图1-4-1一、实验过程 4.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0，1，2，3，4，测量各计数

3、点到0点的距离x，并填入表中。5.利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1，2，3，4，5的瞬时速度，填入上面的表格中。6.计算出相邻的计数点之间的距离x1，x2，x3，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上个步骤中求出的各计数点对应的瞬时速度，作出v-t图象，根据图象的斜率来求加速度a)。7.增减所挂钩码数，再做两次实验。8.实验结束后，整理好实验器材。位置编号0123456时间t/sx/mv/(ms-1)x/ma/(ms-2)/(ms-2)二、注意事项1.要在钩码落地处放上软垫或砂箱，防止撞坏钩码。2.要在小车到达滑轮前用手按住它或放置

4、泡沫塑料挡板，防止撞坏小车。3.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。4.纸带运动时尽量不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。5.要先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再放开小车；放开小车时，小车要靠近打点计时器，以充分利用纸带的长度。6.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。三、误差分析本实验参与计算的量有x和T，因此误差来源于x和T。1.由于相邻两计数点之间的距离x测量不够精确而使a的测量结果产生误差。2.电源的频率不稳定使T不稳定而产生

5、误差。【例题】2012年高考山东理综卷某同学利用图1-4-2甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图1-4-2乙所示。打点计时器电源的频率为50 Hz。(1)通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。(2)计数点5对应的速度大小为m/s，计数点6对应的速度大小为m/s。（保留三位有效数字）。(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a=m/s2,若用a/g来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结

6、果比动摩擦因数的真实值（填“偏大”或“偏小”）。图1-4-2(1)由于计数点前后的间隔距离都小于它们的间隔距离，说明计数点6之前物块在加速，计数点7之后物块在减速，则开始减速的时刻在6和7之间。答案6；7（或7；6）。(2)计数点5对应的速度等于4和6间的平均速度v5=(9.00+11.01)10-2/0.2 m/s=1.00 m/s同理v4=(9.00+7.01)10-2/0.2 m/s=0.80 m/s又v5=(v4+v6)/2可解得计数点6对应的速度大小为1.20 m/s。(3)在减速阶段x=2.00 cm，则加速度为a=x/T2=2.0010-2/0.12 m/s2=2.00 m/s2

7、。在减速阶段产生加速度的力是滑动摩擦力和纸带受到的阻力，所以计算结果比动摩擦因数的真实值“偏大”。某同学用图1-4-3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1-4-4中0、1、26。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x1/t1、x2/t2、x3/t3x

8、6/t6。f.以x/t为纵坐标、t为横坐标，标出x/t与对应时间t的坐标点，画出x/t-t图线。图1-4-3图1-4-4(2)将最小刻度为1 mm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1-4-5所示，则x2=_ cm，x5=_ cm。(3)该同学在图1-4-6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x/t-t图线。(4)根据x/t-t图判断，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。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、

9、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50 Hz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.重锤图1-4-5图1-4-6(1)A C (2)2.98(2.972.99均可)13.20(13.1913.21均可)(3)见图(4)0.18(0.160.20均可)4.80(4.505.10均可)1.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.

10、适当增加挂在细绳下钩码的个数ACD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错误，D正确；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正确。2.如图1-4-7所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度。(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸

11、、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_(填字母代号)中的器材。A.直流电源、天平及砝码B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码D.交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_。图1-4-7D(v2/2)-h速度平方的二分之一重物下落的高度（）打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数点的距离，需要刻度尺，选。（）由公式v2=2gh，如绘出v2/2-h图象，其斜率也等于重力加速度。3.某同学用

12、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 f=50 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1-4-8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：xA=16.6 mm、xB=126.5 mm、xD=624.5 mm。图1-4-8若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为_s；(2)打C点时物体的速度大小为_m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和f表示)。(xD-3xB+2xA)f2/750.12.5（）因为“每隔4个点取1个计数点”，故相邻

13、两计数点的时间间隔为T=0.02 s5=0.1 s；（）打C点时的瞬时速度等于以C点为中间时刻的BD段的平均速度。所以vC=vBD=BD/2T=(xD-x)/2T=2.5 m/s。（）T5T=5/f xAB=xB-xA xAD=xD-xA xAB=vAT+1/2aT2 xAD=vA3T+1/2a(3T)2联立以上各式可解得a=(xD-3xB+2xA)f2/75。4.做匀速直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，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1-4-9所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中。(1)仔细研究图，找出小车在相邻时间内位移存在的关系。(2)设t0.1 s，请画出该小车的vt图象。(3)根据图象求其加速度。(1)由图中所标纸带每段位移的大小，可知在相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为y=8 cm。(2)由图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时间间隔T0.1s，每段纸带最上端中点对应v轴上的速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vnyn/T；因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到v-t图象，如图所示。(3)利用图象求斜率可以求得小车加速度a0.8 m/s2。图1-4-9