2022屆湖南人教版新課標(biāo)高中總復(fù)習(xí)（第1輪）物理 公開課比賽一等獎-課件

第5講實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，理解紙帶中包含的物體運(yùn)動的信息(時(shí)間、位移)．

(2)會安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，理解根據(jù)紙帶測量瞬時(shí)速度和加速度的方法．

2．實(shí)驗(yàn)原理

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源為

4～6

V

交流電源，電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為220

V

交流電源．當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02

s打一次點(diǎn)．(2)“位移差法”判斷運(yùn)動情況．設(shè)相鄰兩點(diǎn)之間的位移分別為x1，x2，x3…xn，則①若x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝0，則物體做

勻速直線

運(yùn)動．②若x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝Δx(恒量)，則物體做

勻變速直線

運(yùn)動．Δx＞0，為勻加速直線運(yùn)動；Δx＜0，為

勻減速直線

運(yùn)動．

3．實(shí)驗(yàn)器材電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車，紙帶，細(xì)繩，鉤碼，刻度尺，導(dǎo)線，電源．

4．探究過程

(1)將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置．將紙帶從復(fù)寫紙下穿過．

(2)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開小車，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列小點(diǎn)．換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次．(3)數(shù)據(jù)處理：用v－t圖象法，先根據(jù)勻變速直線運(yùn)動某段時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度即vn＝(xn＋xn＋1)/2T求出打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，然后作出v－t圖象，圖線的斜率即為物體運(yùn)動的加速度：a＝Δv/Δt.

5．注意事項(xiàng)

(1)要在鉤碼落地處放置軟墊或沙箱，防止撞壞鉤碼．(2)要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪．

(3)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．

(4)先接通電源，后釋放小車，每打完一條紙帶，應(yīng)及時(shí)切斷電源．

(5)不要分段測長度，應(yīng)測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起點(diǎn)的距離，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀毫米的下一位．

1．怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)？

解答：用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法之一．用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，有取平均的效果．由圖線的斜率、截距、包圍面積等可以研究物理量之間的變化關(guān)系，找出規(guī)律．

作圖的規(guī)則：

(1)作圖一定要用坐標(biāo)紙．坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)測量數(shù)據(jù)有效數(shù)字的多少和結(jié)果的需要來定．

(2)要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔一定相等的間距按有效數(shù)字位數(shù)標(biāo)明數(shù)值．

(3)圖上連線要用直尺(直線、折線)或曲線尺(光滑曲線)，連接時(shí)不一定通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而要使數(shù)據(jù)點(diǎn)在線的兩側(cè)合理的分布．

(4)在圖上求直線的斜率時(shí)，要選取線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)．不一定要取原來測的數(shù)據(jù)點(diǎn)．

由于偶然因素的影響，造成測量值的無規(guī)則的起伏稱為偶然誤差，偶然誤差是由于各種偶然因素對實(shí)驗(yàn)者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的，各次測量有時(shí)偏大有時(shí)偏小，多次測量偏大和偏小的概率相同，因此多次測量求平均值可減小偶然誤差．

3．有效數(shù)字

解答：有效數(shù)字：測量數(shù)據(jù)和計(jì)算出的數(shù)據(jù)只能有一位不可靠數(shù)字，可靠數(shù)字和一位不可靠數(shù)字構(gòu)成有效數(shù)字．

(1)有效數(shù)字位數(shù)的確定①從左向右數(shù)，從第一個(gè)不為零的數(shù)字起，數(shù)到右邊最末一位估讀數(shù)字為止，包括末位為零的數(shù)字都是有效數(shù)字．如1.006m、21.60m均為4位有效數(shù)字．②有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點(diǎn)的位置無關(guān)，如19.76m、0.1976m均為四位有效數(shù)字．③乘方不算有效數(shù)字，如3.6×103kg是兩位有效數(shù)字，但3600kg是四位有效數(shù)字．

1實(shí)驗(yàn)的過程

例1：在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上______________．

A．把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后面

B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路

C．換上新的紙帶，再重做兩次D．把長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面

E．使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車，讓小車運(yùn)動

F．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼

G．?dāng)嚅_電源，取出紙帶

解析：正確的實(shí)驗(yàn)步驟是：把長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板較高的一端，并連好電路．把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后．使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運(yùn)動，打完一條紙帶，斷開電源，取下紙帶，換上新紙帶，再重做兩次，即順序?yàn)镈BFAEGC.答案：DBFAEGC

方法點(diǎn)撥：對實(shí)驗(yàn)步驟可簡化為：放置→固定→連接→先接后放，開始實(shí)驗(yàn)→重復(fù)實(shí)驗(yàn)→數(shù)據(jù)分析，同時(shí)要理解實(shí)驗(yàn)步驟中關(guān)鍵幾步，如“固定時(shí)定滑輪要伸出桌面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定于遠(yuǎn)離定滑輪的一端；開始實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，后釋放小車”等．

變式訓(xùn)練1：在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法中有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是()A．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位

B．使小車運(yùn)動的加速度盡量小些

C．舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計(jì)算

D．適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)

解析：選取計(jì)數(shù)點(diǎn)可以使用于測量和計(jì)算的相鄰點(diǎn)的間隔增大，在用直尺測量這些點(diǎn)間的間隔時(shí)，在測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A正確；在實(shí)驗(yàn)中，如果小車運(yùn)動的加速度過小，打出的點(diǎn)很密，長度測量的相對誤差較大，測量準(zhǔn)確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，而使小車加速度增大的常見方法是適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，以增大拉力，故B錯，D對；為了減少長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點(diǎn)，因此C項(xiàng)正確．

2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

例2：某同學(xué)在做“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶如圖1-5-1所示，每兩點(diǎn)之間還有四點(diǎn)沒有畫出來，圖中上面的數(shù)字為相鄰兩點(diǎn)間的距離，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz.(答案保留三位有效數(shù)字)(1)打第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度v4＝__________.(2)0—6點(diǎn)間的加速度為a＝____________.答案：(1)1.20m/s

(2)1.98m/s2

變式訓(xùn)練2：在測定勻變速直線運(yùn)動的加速度的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出了一條紙帶如圖1-5-2所示．紙帶上只畫了幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有三個(gè)點(diǎn)未畫出，圖中還標(biāo)出了其中兩段距離的大小，電流頻率為50Hz，由圖可知小車加速度的大小是__________m/s2.

解析：因每兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3個(gè)點(diǎn)，故相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間對應(yīng)的時(shí)間間隔T＝0.02×4s＝0.08s，由逐差法可得：a＝(x4－x1)/3T2＝2.31m/s2答案：2.31

3．實(shí)驗(yàn)方法的遷移

例3：(2010·上海模擬)在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測量數(shù)據(jù)后，通過計(jì)算得到了小車運(yùn)動過程中各計(jì)時(shí)時(shí)刻的速度如表格所示．位置編號012345時(shí)間t/s00.10.20.30.40.5速度v/m·s－10.380.630.881.121.381.63

(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，小車做______________________運(yùn)動．

(2)有一位同學(xué)想估算小車從位置0到位置5的位移，其估算方法如下：x＝(0.38×0.1＋0.63×0.1＋0.88×0.1＋1.12×0.1＋1.38×0.1)m＝…那么，該同學(xué)得到的位移________(選填“大于”、“等于”或“小