實(shí)驗(yàn)一勻變速直線運(yùn)動(dòng)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、試驗(yàn)一：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)一、試驗(yàn)要求1.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)用打點(diǎn)紙帶研究小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況2.會(huì)利用打點(diǎn)紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度、加速度3.能畫(huà)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)v-t圖象，依據(jù)圖象求加速度二、試驗(yàn)原理1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源頻率f=50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn). 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：4-6V交流電源.(2)工作條件 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：220V交流電源.第1頁(yè)第1頁(yè)(3)紙帶上點(diǎn)意義.表示和紙帶相連物體在不同時(shí)刻位置.能夠利用紙帶上打出點(diǎn)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔.經(jīng)過(guò)研究紙帶上各點(diǎn)之間間距，能夠判斷物體運(yùn)動(dòng)情況. 2.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)方法設(shè)s1、s2、s3

2、、s4為紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離，假如s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=常數(shù)，即連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)位移之差為恒量，則與紙帶相連物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng).第2頁(yè)第2頁(yè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫(xiě)紙. 三、試驗(yàn)器材四、試驗(yàn)環(huán)節(jié)1.把帶有滑輪長(zhǎng)木板平放在試驗(yàn)桌上，將滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪一端，并把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在電源上第3頁(yè)第3頁(yè)2.把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下邊掛上適當(dāng)鉤碼.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器復(fù)寫(xiě)紙下，并把它一端固定在小車(chē)后面，調(diào)整滑輪高度，使細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行. 如圖所表示3.將小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)

3、時(shí)器處，先接通電源，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，放開(kāi)小車(chē).換上新紙帶，重復(fù)試驗(yàn)3次第4頁(yè)第4頁(yè)4.從幾條紙帶中選擇一條比較抱負(fù)紙帶，舍掉開(kāi)始一些比較密集點(diǎn)，在后面便于測(cè)量地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，擬定好計(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)距離d，統(tǒng)計(jì)并填入表中位置編號(hào)0123456時(shí)間t/s-d/m-s/m-v/ms-1-第5頁(yè)第5頁(yè)五、數(shù)據(jù)處理1.由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象(1)依據(jù)表格中v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn).(2)作一條直線，使同一次試驗(yàn)得到各點(diǎn)盡也許落到這條直線上，落不到直線上各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)，這條直線就是此次試驗(yàn)v-t圖線，它是一

4、條傾斜直線.第6頁(yè)第6頁(yè)2. 圖象分析：(1)直接分析圖象特點(diǎn)得出.小車(chē)運(yùn)動(dòng)v-t圖象是一條傾斜直線，如圖所示，當(dāng)初間增長(zhǎng)相同值t，速度也會(huì)增長(zhǎng)相同值v，由此得出結(jié)論：小車(chē)速度隨時(shí)間均勻變化.(2)通過(guò)函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得到，既然小車(chē)運(yùn)動(dòng)v-t圖象是一條傾斜直線，那么v隨t改變函數(shù)關(guān)系式為vktb，顯然v與t成線性關(guān)系，小車(chē)速度隨時(shí)間均勻改變. 第7頁(yè)第7頁(yè)1.小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差2.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量以及作v-t圖象引起偶然誤差六、主要誤差分析七、注意事項(xiàng)1.平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行2.靠近：釋放小車(chē)前，應(yīng)使小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置3.一先一后：試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電

5、源，后釋放小車(chē)；試驗(yàn)后先斷開(kāi)電源，后取下紙帶4.預(yù)防碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，預(yù)防鉤碼落地，小車(chē)與滑輪碰撞第8頁(yè)第8頁(yè)5.減小誤差：小車(chē)另一端掛鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免速度過(guò)大而使紙帶上打點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打點(diǎn)過(guò)于密集6.紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清楚紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)7.準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取適當(dāng)單位，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點(diǎn)盡也許落到這條直線上，落不到直線上各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)第9頁(yè)第9頁(yè)1.鉤碼帶動(dòng)小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受摩擦等各方面影響，致使小車(chē)加速度不恒定，即小車(chē)不能真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此可用阻力小氣墊導(dǎo)

6、軌替換長(zhǎng)木板；2.用頻閃照相或光電計(jì)時(shí)辦法替換打點(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)間時(shí)間間隔不完全相等，提升試驗(yàn)準(zhǔn)確度.八、試驗(yàn)改進(jìn)第10頁(yè)第10頁(yè)1.某同窗在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)，得到了幾條較為抱負(fù)紙帶，并在每條紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)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，部分缺失，如圖所表示.請(qǐng)依據(jù)給出甲、乙、丙、丁四段紙帶回答：(1)從紙帶甲上撕下那段應(yīng)當(dāng)是乙、丙、丁三段紙帶中_.(2)打紙帶甲時(shí)，物體加速度大小是_m/s2;打計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)，物體速度大小是_m/s.第11頁(yè)第11頁(yè)【解析】因小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度保持不變，打甲紙帶時(shí)

7、，加速度 m/s2=0.6 m/s2,又小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度： 則4、5兩點(diǎn)間隔為：s5=s2+3aT2=36.010-3 m+30.60.12 m=5410-3 m=54.0 mm,因此從紙帶甲上撕下那段應(yīng)是丙. m/s=0.33 m/s.答案：(1)丙 (2)0.6 0.33第12頁(yè)第12頁(yè)2.如圖所表示，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(kāi)始自由下落，利用此裝置能夠測(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(xiě)紙、帶鐵夾鐵架臺(tái)和帶夾子重物，另外還需_(填字母代號(hào))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

8、刻度尺第13頁(yè)第13頁(yè)(2)通過(guò)作圖象辦法能夠剔除偶然誤差較大數(shù)據(jù)，提升試驗(yàn)準(zhǔn)確程度.為使圖線斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示是_，橫軸表示是_. 第14頁(yè)第14頁(yè)【規(guī)范解答】(1)選D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源.重力加速度與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)，因此不需要天平和砝碼.計(jì)算速度需要測(cè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離，需要毫米刻度尺，故D正確.(2)由公式v22gh，如繪出 圖象，其斜率也等于重力加速度.答案：(1)D (2) 速度平方二分之一 重物下落高度第15頁(yè)第15頁(yè)3.某學(xué)生利用“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”試驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量一個(gè)質(zhì)量m=50g重錘下落時(shí)加速度值，該學(xué)生將重錘固定在紙帶下端，讓紙

9、帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，試驗(yàn)裝置如圖所表示.第16頁(yè)第16頁(yè)(1)下列是該同窗正確試驗(yàn)操作和計(jì)算過(guò)程，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)其中空白部分；試驗(yàn)操作：_，釋放紙帶，讓重錘自由落下，_.取下紙帶，取其中一段標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所表示，測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離分別為s1=2.60 cm，s2=4.14 cm，s3=5.69 cm，s4=7.22 cm，s5=8.75 cm，s6=10.29 cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔T=0.02 s，則重錘運(yùn)動(dòng)加速度計(jì)算表示式為a=_，代入數(shù)據(jù)，可得加速度a=_m/s2(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).第17頁(yè)第17頁(yè)(2)該同窗從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)覺(jué)，重錘下落時(shí)加速度比實(shí)際重力加速度小，為了有效地縮小這個(gè)

10、試驗(yàn)測(cè)得加速度與實(shí)際重力加速度之差，請(qǐng)你提出一個(gè)有效改進(jìn)辦法：_. 第18頁(yè)第18頁(yè)(2)重錘下落時(shí)加速度比實(shí)際重力加速度小，是因?yàn)橹劐N下落時(shí)所受空氣阻力過(guò)大或者紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間摩擦阻力過(guò)大.為了有效地縮小這個(gè)試驗(yàn)測(cè)得加速度與實(shí)際重力加速度之差，能夠?qū)⒅劐N換成較大質(zhì)量重錘或者試驗(yàn)過(guò)程中重錘下落時(shí)盡也許減小紙帶與限位孔之間摩擦.【解析】(1)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放紙帶，試驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)馬上關(guān)閉電源.由逐差法求解重錘下落加速度：答案：(1)接通電源 試驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源 9.60(9.599.61都正確)(2)將重錘換成較大質(zhì)量重錘或者試驗(yàn)過(guò)程中重錘下落時(shí)盡也許減小紙帶與限位孔之

11、間摩擦第19頁(yè)第19頁(yè)4.利用圖1所表示裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)加速度.一斜面上安裝有兩個(gè)光電門(mén)，其中光電門(mén)乙固定在斜面上靠近底端處，光電門(mén)甲位置可移動(dòng)，當(dāng)一帶有遮光片滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門(mén)都相連計(jì)時(shí)器能夠顯示出遮光片從光電門(mén)甲至乙所用時(shí)間t.改變光電門(mén)甲位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間距離x，記下相應(yīng)t值，所得數(shù)據(jù)如表所表示.第20頁(yè)第20頁(yè)x(m) 0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4x/t(m/s)1.711.621.551.451.341

12、.22(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度大小a、滑塊通過(guò)光電門(mén)乙時(shí)瞬時(shí)速度v1、測(cè)量值x和t四個(gè)物理量之間所滿(mǎn)足關(guān)系式是_；(2)依據(jù)表中給出數(shù)據(jù)，在圖2給出坐標(biāo)紙上畫(huà)出 圖 線；(3)由所畫(huà)出 圖線，得出滑塊加速度大小為a=_m/s2(保留2位有效數(shù)字).第21頁(yè)第21頁(yè)【規(guī)范解答】(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=v0t+ at2=(v1at)t+ at2=- at2v1t，變形為 ，從此式可知， 圖線是一條斜率為負(fù)值直線.(2)依據(jù)題目提供數(shù)據(jù)按 進(jìn)行處理，把處理數(shù)值相應(yīng)描點(diǎn)，然后用一根直線連接這些點(diǎn)，所得圖象如圖所表示.第22頁(yè)第22頁(yè)(3)由圖線知斜率絕對(duì)值為 =1.0，又從 atv1知

13、，斜率絕對(duì)值為 a，故有 a=1.0，即a=2.0 m/s2.答案：(1) at+v1或 +v1t(2)見(jiàn)規(guī)范解答圖 (3)2.0(1.82.2范圍內(nèi)均正確)第23頁(yè)第23頁(yè)5.光電計(jì)時(shí)器是一個(gè)研究物體運(yùn)動(dòng)情況慣用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所表示，a、b分別是光電門(mén)激光發(fā)射和接受裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就能夠準(zhǔn)確地把物體從開(kāi)始擋光到擋光結(jié)束時(shí)間統(tǒng)計(jì)下來(lái).現(xiàn)利用圖乙所表示裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長(zhǎng)木板與桌面接觸點(diǎn)，1和2是固定在長(zhǎng)木板上適當(dāng)位置兩個(gè)光電門(mén)，與之連接兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出，長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，試驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長(zhǎng)木板頂端滑下，第2

14、4頁(yè)第24頁(yè)光電門(mén)1、2各自連接計(jì)時(shí)器顯示擋光時(shí)間分別為1.0102s和4.0103s.用精度為0.05mm游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊寬度為d1.010cm.(1)滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)速度v1_m/s，滑塊通過(guò)光電門(mén)2時(shí)速度v2_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)第25頁(yè)第25頁(yè)(2)由此測(cè)得瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)_，要使瞬時(shí)速度測(cè)量值更靠近于真實(shí)值，可將_寬度減小一些.(3)為了計(jì)算出滑塊加速度，除了測(cè)量d、t1和t2之外，還需要測(cè)量_.則用這些物理量計(jì)算加速度表示式為a=_.第26頁(yè)第26頁(yè)【解析】(1)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s(2)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過(guò)光電門(mén)1和2時(shí)平均速度，要使瞬時(shí)速度測(cè)量值更靠近于真實(shí)值，可將滑塊寬度減小一些.(3)為了計(jì)算出滑塊加速度，除了測(cè)量d、t1和t2之外，還需要測(cè)量物理量有兩種方案.第27頁(yè)第27頁(yè)方案一：測(cè)滑塊由光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)至光電門(mén)2所用時(shí)間t，由v2=v1+at得方案二：測(cè)兩光電門(mén)之間距離L，由 =2aL得答案：(1)1.0 2.5 (2)平均速度 滑塊(3)滑塊由光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)至光電門(mén)2所用時(shí)間t或兩光電門(mén)之間距離L 或第28頁(yè)第28頁(yè)6.小球做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)頻閃照片如圖