測定勻變速直線運(yùn)動加速度課件教科版必修

1、測定勻變速直線運(yùn)動加速度課件教科版必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動.2.利用紙帶信息測定勻變速直線運(yùn)動的加速度.二、實(shí)驗(yàn)原理利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算出各時(shí)刻的瞬時(shí)速度，再作出速度時(shí)間圖像1.某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于以它為中間時(shí)刻的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度.2.若v-t圖像為一傾斜直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動，圖線的斜率表示加速度.3.誤差和有效數(shù)字(1)測量值與真實(shí)值之間的差異叫做誤差,包括系統(tǒng)誤差和偶然誤差.(2)把測量結(jié)果中能夠反映被測量大小的帶有一位存疑數(shù)字的全部數(shù)字叫做有效數(shù)字.例如、0.003 2都是兩位有效數(shù)字,3.65104 k

2、m表示3位有效數(shù)字,3.650104 km表示四位有效數(shù)字.三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、紙帶、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙四、實(shí)驗(yàn)過程1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示，把一端附有滑輪的長木板平放在實(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，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，調(diào)整裝置，使小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行.把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面.(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，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).(4)換上新的

3、紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次.2.數(shù)據(jù)處理(1)列出表格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)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)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x，并填入表中.分別計(jì)算出與所求點(diǎn)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1、x2、x3.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，填入表格中.根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，分析速度隨時(shí)間怎么變化.(2)畫出v-t圖像在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn).畫一條直線，讓這條直線通過盡可

4、能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示.觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律.利用圖像求出小車運(yùn)動的加速度. 一、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶限位器要與長木板的中心線對齊后再固定在長木板上，使紙帶、小車、細(xì)繩和定滑輪在一條直線上.小車要選擇在長木板上運(yùn)動不跑偏的小車.2.牽引小車的鉤碼可以用25 g的鉤碼，也可以用沙子和小桶代替鉤碼，還可以用帶蓋小塑料瓶代替小桶.3.取下紙帶后，將所用鉤碼質(zhì)量標(biāo)在紙帶上，并給紙帶編號.紙帶上的點(diǎn)先選取零點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)后再測距離.測量長度時(shí)要用長刻度尺對齊各計(jì)數(shù)點(diǎn)，在不移動刻度尺的前提下，讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的刻度值，

5、然后求得各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的長度值，避免測量誤差的積累.4.在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，使圖像分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上.5畫v-t圖像時(shí)，不能用折線將坐標(biāo)系中所描繪的點(diǎn)連接起來，而應(yīng)該用一條平滑曲線(或直線)來“擬合”坐標(biāo)系上所描出的點(diǎn)當(dāng)曲線不能通過所有點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使點(diǎn)均勻分布在曲線兩側(cè)，這樣曲線反映的規(guī)律才更接近真實(shí)情況這里的“均勻分布在曲線兩側(cè)”指的是：在曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同.二、實(shí)驗(yàn)誤差的來源1.使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測物體的運(yùn)動速度,多處摩擦?xí)绊懳矬w的運(yùn)動,如紙帶與振針間的摩擦、紙帶與限位孔間的摩擦.使用電火花計(jì)時(shí)器可較好地避免這些摩擦.2.所使用的電源頻率不穩(wěn)定,

6、導(dǎo)致計(jì)時(shí)誤差.3.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測量帶來偶然誤差，從而使計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差.4.長木板各處的粗糙程度并非完全相同，摩擦不均勻.5.用作圖法作出的v-t圖線不準(zhǔn)確帶來誤差. 1.開始釋放小車時(shí)為何要求小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器？先通電打點(diǎn)還是先釋放小車？打點(diǎn)完畢后為何要及時(shí)斷開電源？提示：(1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.這樣才能充分利用紙帶，從紙帶的一端開始打點(diǎn)，而不至于從紙帶中間開始打點(diǎn).(2)先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車.(3)打點(diǎn)完畢，立即斷開電源.可以保護(hù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，防止復(fù)寫紙因局部打點(diǎn)次數(shù)過多而損壞.2.試探究分析應(yīng)選擇什么樣的紙帶進(jìn)行研究？選擇紙帶的哪一部分進(jìn)

7、行研究？計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)一樣嗎？一般如何選取計(jì)數(shù)點(diǎn)？這樣選取的目的是什么？提示：(1)選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)跡密集部分，選用點(diǎn)跡較稀疏部分.(2)人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)不一定一樣.(3)一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T=0.025 s=0.1 s.(4)這樣選取的目的是為了便于測量和計(jì)算.3.探究討論在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)有沒有必要注意坐標(biāo)軸單位長度的選取？為什么？作出的圖像怎樣分布較理想？提示：(1)在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)，有必要注意坐標(biāo)軸單位長度的選取.(2)坐標(biāo)軸單位長度的選取情況將直接影響作出的圖像在坐標(biāo)平面內(nèi)的分布情況，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)

8、果的誤差大小.(3)應(yīng)使作出的圖像盡量分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上.4.試探究分析為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確應(yīng)注意哪些問題.提示：(1)實(shí)驗(yàn)前,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板的一端,以免拉動紙帶時(shí)晃動,并要先輕輕試?yán)垘?應(yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象.(2)如打出的點(diǎn)不清晰或呈短線狀，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度.(3)每打好一條紙帶，應(yīng)將定位軸上的復(fù)寫紙換個(gè)位置，以保證打點(diǎn)清晰.(4)不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)O之間的距離，然后算出相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離).讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到精度值的下一位.5.該實(shí)驗(yàn)中對拉動小車的鉤碼有何要求？為什么？提示：鉤碼質(zhì)量應(yīng)在25100 g為宜.

9、(1)若鉤碼質(zhì)量過大，例如大于150 g，則紙帶上打出的點(diǎn)數(shù)不能滿足以0.1 s選取6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的要求，實(shí)驗(yàn)又要求改變鉤碼質(zhì)量多做幾次，所以應(yīng)選用25 g的鉤碼，若無合適的鉤碼，也可以用沙子和小桶代替鉤碼.(2)若鉤碼質(zhì)量過小，小車速度太小，導(dǎo)致打出的點(diǎn)太密集，很難測量且誤差太大.6.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為什么要舍掉開始一些過于密集的點(diǎn)？這樣做的意義是什么？提示：小車剛開始運(yùn)動時(shí)速度很小，點(diǎn)間距離不易測量，舍掉開始一些密集的點(diǎn)后，可以減小測量造成的誤差. 1.逐差法計(jì)算加速度逐差法：根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2，求a1、a2、a3，再算出a1、a2、a3的平均值即為我們所求的做勻變速

10、直線運(yùn)動物體的加速度.設(shè)T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，則加速度的平均值為 “逐差法”求加速度的目的是盡可能多地使用我們測量的數(shù)據(jù)x1、x2、x3，以減小偶然誤差.2.有效數(shù)字(1)可靠數(shù)字：直接讀數(shù)獲得的準(zhǔn)確數(shù)字.(2)存疑數(shù)字：通過估讀得到的那部分?jǐn)?shù)字.(3)有效數(shù)字：測量結(jié)果中能夠反映被測量大小的帶有一位存疑數(shù)字的全部數(shù)字.(4)有效數(shù)字的位數(shù)：從左側(cè)第一個(gè)不為零的數(shù)字起到最末一位數(shù)字止，共有幾個(gè)數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字. 典例1 (2010廣東高考)如圖是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶.(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_.(2)ABC

11、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(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x=_；C點(diǎn)對應(yīng)的速度是_(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).解答本題時(shí)可按以下思路分析：(1)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率可求得打點(diǎn)時(shí)間間隔.(2)用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度代替中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度.【規(guī)范解答】(1)相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔等于交流電的周期，(2)讀A、B兩點(diǎn)數(shù)值分別為：1.00 cm、1.70 cm，則A、B兩點(diǎn)間距x=(1.70-1.00) cm=0.70 cm,兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t=50.02 s=0.1 s.C點(diǎn)對應(yīng)的速度為：答案：(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s典例2

12、 某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10 s.(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(要求保留三位有效數(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)系圖線.(3)根據(jù)第(2)問中畫出的v-t圖線，求

13、出小車運(yùn)動的加速度為_m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)計(jì)算某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用“這段時(shí)間內(nèi)的平均速度”來求解.(2)畫速度時(shí)間圖線時(shí)，要讓盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)要均勻分布在直線的兩側(cè).(3)使用公式a=(vt-v0)/t求加速度時(shí)，選取的兩點(diǎn)要盡量遠(yuǎn)一些.【規(guī)范解答】(2)利用描點(diǎn)法，先根據(jù)不同時(shí)刻各點(diǎn)的速度在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，再畫出速度時(shí)間圖線，要讓盡可能多的點(diǎn)位于這條直線上，如圖所示.(3)由加速度的公式： 或者根據(jù)圖線的斜率都可得出小車運(yùn)動的加速度，數(shù)值應(yīng)在 0.82 m/s2之間.答案：(2)見規(guī)范解答 (3)0.80(0.02)典例3 在

14、做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶中的某段如圖所示，若A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.1 s，從圖中給定的長度，求得小車的加速度大小是_，打下D點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是_.【規(guī)范解答】由逐差法x=aT2可知，小車的加速度為打下D點(diǎn)時(shí)小車的速度為答案：4.0 m/s2 1.5 m/s 紙帶數(shù)據(jù)處理的方法：(1)某點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算：據(jù)勻變速直線運(yùn)動中某一段時(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.(2)加速度的計(jì)算：采用逐差法.其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了測量數(shù)據(jù)，具有對數(shù)據(jù)取平均的效果，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)差錯或數(shù)據(jù)的分布規(guī)律，及時(shí)糾正或及時(shí)總結(jié)數(shù)據(jù)規(guī)律.它也是物理實(shí)驗(yàn)中處理數(shù)據(jù)常用的

15、一種方法.一、選擇題(本大題包括4個(gè)小題，每小題5分，共20分)1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是( )6 V的交流電源6 V的直流電源C.220 V的交流電源D.高壓直流電源【解析】選A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，并且是低壓電源，一般為46 V，故A正確.2.關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法中不正確的是( )A長木板不能側(cè)向傾斜，但可一端高一端低B在釋放小車前，小車應(yīng)遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C應(yīng)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D要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動【解析】選B.實(shí)驗(yàn)過程中，長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，以防小車滑落，但一端高一端低是可以的，A對在釋放小

16、車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，而不應(yīng)遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，B錯應(yīng)先通電源后釋放小車，C對不要讓小車碰到定滑輪上以防止撞壞定滑輪，D對3(2011宜昌高一檢測)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下列關(guān)于作v-t圖像的說法中正確的是( )A.只要確定了v-t圖像中的兩點(diǎn)，就可以得到小車運(yùn)動的v t圖像，因此，實(shí)驗(yàn)只需要測出兩組數(shù)據(jù)B.作v-t圖像時(shí)，所取的點(diǎn)越多，圖線就越準(zhǔn)確C.作出的v-t圖像應(yīng)該通過所有的點(diǎn)，圖線曲折也可以D.對于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說明誤差太大，應(yīng)舍去【解析】選B、D.作v-t圖像時(shí)應(yīng)選擇較多的點(diǎn)，所取的點(diǎn)越多，圖線就越接近實(shí)驗(yàn)事實(shí)，也就越準(zhǔn)確，若只取兩點(diǎn)，誤差

17、可能很大，故A錯誤，B正確.作圖時(shí)，應(yīng)用平滑曲線(包括直線)去擬合各點(diǎn)，而不能用折線連接各點(diǎn).若為直線，應(yīng)讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上，對于不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱地分布在直線兩側(cè)，對于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說明誤差太大，應(yīng)舍去，故C錯誤，D正確.4.(2011撫州高一檢測)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，下述測量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的方法，正確的是( )A當(dāng)某兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離較大時(shí)，可以用短尺分段測量B當(dāng)某兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離較小時(shí)，可以用短尺分段測量C測量每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離時(shí)，應(yīng)該將帶有毫米刻度的長尺的零刻度對準(zhǔn)起點(diǎn)，讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得出每兩

18、個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離D分別逐個(gè)測出每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，這樣便于記錄【解析】選C測量時(shí)刻度尺的頻繁移動及初始位置對位不準(zhǔn)均可造成偶然誤差為減少測量誤差，應(yīng)將刻度尺的零刻度對準(zhǔn)起點(diǎn)，然后保持刻度尺不動，讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的刻度值,故只有C正確二、非選擇題(本大題共4個(gè)小題，共30分，要有必要的文字?jǐn)⑹龊徒忸}步驟)5.(2011紹興高一檢測)(6分)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，從下列所給器材中選出本實(shí)驗(yàn)所必需的器材有_；為能按實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模€缺少的器材是_.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 天平 低壓直流電源 細(xì)繩紙帶 小車 鉤碼 秒表 一端帶有滑輪的長木板 低壓交流電源【解析】在探究小車速度隨

19、時(shí)間變化的規(guī)律時(shí)，應(yīng)選用的器材有：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、小車、細(xì)繩、紙帶、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板，打出紙帶之后需用刻度尺測出各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離.答案： 刻度尺6.(8分)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)以記錄小車的運(yùn)動情況.在這一實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟：A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，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，并接好電路.C.把一條繩拴在小車上，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.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔.其中錯誤或遺漏的步驟有：(1)_；(2)_.將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上._.【解析】實(shí)驗(yàn)過程中要規(guī)范步驟，釋放紙帶前應(yīng)先接通電源，取下紙帶前應(yīng)斷開電源，故在A中順序錯，在D中有遺漏，實(shí)驗(yàn)合理順序?yàn)锽ECAD答案：見解析7.(8分)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車做勻變速運(yùn)動的紙帶