高考總復(fù)習(xí)4實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng).ppt

,(對應(yīng)學(xué)生用書P13) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)利用打點(diǎn)紙帶探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 (2)能畫出小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象，并根據(jù)圖象求加速度 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) (2)工作條件 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：4 V6 V的交流電源 電火花計(jì)時(shí)器：220_V的交流電源,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 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，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實(shí)驗(yàn)裝置見下圖，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(dòng)，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、3、4，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離d，記錄并填入表中,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)速度求出各計(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),(對應(yīng)學(xué)生用書P14) 要點(diǎn)一 誤差分析 1.小車?yán)垘龅募铀龠\(yùn)動(dòng)中加速度不恒定，這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度 2紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)不穩(wěn)定引起測量誤差 3紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測量帶來偶然誤差(如距離較小時(shí)的測量誤差),4計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測量應(yīng)從所標(biāo)出的0、1、2、3中的0點(diǎn)開始，分別測出01、02、03之間的距離，然后計(jì)算01、12、23間的距離分別表示為x1、x2、x3，這樣可以減小因測量帶來的偶然誤差 5小車運(yùn)動(dòng)中受摩擦力變化產(chǎn)生誤差,要點(diǎn)二 注意事項(xiàng) 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，再釋放小車，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住 3.先斷開電源，再取下紙帶 4.對于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如打出的點(diǎn)較輕或是短線時(shí)，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度 5.選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少 6.每打好一條紙帶，將定位軸上的復(fù)寫紙換個(gè)位置，以保證打點(diǎn)清晰(注意此項(xiàng)只對于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器),7.不要分段測量各段位移，應(yīng)一次測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)與第0個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，再逐個(gè)計(jì)算x1、x2、x3，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到0.1 mm. 8.盡可能保證小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的方法是：(1)細(xì)繩盡可能與板面保持平行；(2)滑輪和車輪靈活；(3)長木板表面粗糙程度、紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦基本保持一致 三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 鉤碼帶動(dòng)小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受軌道等各方面的影響，致使小車加速度不恒定，即小車不能真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此可用阻力小的氣墊導(dǎo)軌替代長木板，用頻閃照相或光電計(jì)時(shí)的辦法替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，可避免由于電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不完全相等，提高實(shí)驗(yàn)的精確度,某同學(xué)用右圖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(hào)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)，所有測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號(hào)如下圖所示,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)：,答案 x1、x6 x1、x2、x3、x4、x5、x6 B 偶然 阻力、交流電頻率不穩(wěn)定等,(對應(yīng)學(xué)生用書P14) 題型一 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例1 某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，下圖所示的各點(diǎn)是每隔4個(gè)點(diǎn)而標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T0.10 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm. 求打A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度和小車運(yùn)動(dòng)的加速度(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案 0.86 m/s 0.64 m/s2,題型二 方法的遷移 例2 某同學(xué)用下圖所示的實(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，從便于測量的點(diǎn)開始，每兩個(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如下圖甲中0、1、26點(diǎn)所示 c測量1、2、36計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：x1、x2、x3x6.,結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(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50 Hz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 (2)將最小刻度為1 mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖乙所示，則x2_ cm，x5_ cm.,嘗試解答 (1)還需要的實(shí)驗(yàn)器材有電壓合適的50 Hz交流電源和刻度尺； (2)用毫米刻度尺讀數(shù)，注意要估讀一位，則x22.98 cm，x513.20 cm； (3)描點(diǎn)連線如下圖所示,答案 (1)A C (2)2.98(2.972.99) 13.20(13.1913.21) (4)0.18(0.160.20) 4.80(4.505.10),(對應(yīng)學(xué)生用書P15) 1一學(xué)生在練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上打出的不是圓點(diǎn)，而是一些短線，這可能是因?yàn)? ) A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上 B電源電壓不穩(wěn)定 C打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電壓過高 D振針到復(fù)寫紙片的距離太小 解析 選項(xiàng)A會(huì)導(dǎo)致打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不工作；電壓過高會(huì)使振片受到較大的電磁力，振針與紙帶接觸時(shí)間稍長，紙帶上會(huì)出現(xiàn)一些短線，選項(xiàng)D也會(huì)出現(xiàn)一些短線 答案 CD,2在一次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)不知道所使用的交流電源的實(shí)際頻率已超過50 Hz，那么，他計(jì)算出來的加速度值與真實(shí)值相比( ) A偏大 B偏小 C相等 D不能確定 答案 B,3某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，得到了一條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依打點(diǎn)先后編為0、1、2、3、4、5，由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖所示，請根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回答： (1)在B、C、D三段紙帶中選出紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是_ (2)若使用的電源頻率為50 Hz，則打A紙帶時(shí)，物體的加速度大小是_m/s2.,答案 (1)C (2)0.6,4一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，用每隔0.1 s曝光一次的頻閃相機(jī)拍攝不同時(shí)刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個(gè)小球的像之間的時(shí)間間隔為0.1 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)見下表.,(1)小球沿斜面下滑的加速度大小為_ m/s2.(保留三位有效數(shù)字) (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出小球通過位置C和位置A的速度分別為_和_(保留三位有效數(shù)字) (3)能否根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出斜面的傾角？簡要說明理由(重力加速度g為已知),5(2011無錫模擬)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中： (1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計(jì)其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_ (2)如圖所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm,下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度. (3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在坐標(biāo)圖中畫出小車的速度時(shí)間關(guān)系圖線,(4)根據(jù)你畫出的小車的速度時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算出的小車的加速度a_ m/s2.,答案 (1)彈簧測力計(jì) (2)0.864 0.928 (3)見解析圖(4)(0.640.01),6在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50 Hz的低壓交變電源上如圖甲所示，某同學(xué)在打出的紙帶上每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個(gè)點(diǎn)未畫出)從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示vt關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小