新人教版第1章實驗1測量做直線運動物體的瞬時速度課件（58張）

第一章運動的描述勻變速直線運動實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度實驗知識·自主回顧核心考點·重點突破2年高考·1年模擬實驗知識·自主回顧一、實驗目的1．練習正確使用打點計時器2．會計算紙帶上各點的瞬時速度3．會利用紙帶計算加速度4．會用圖像法探究小車速度與時間的關(guān)系，并能根據(jù)圖像求加速度二、實驗原理1．打點計時器：(1)作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f＝50Hz時，每隔__________打一次點。(2)工作條件：電磁打點計時器，8V左右______電源；電火花計時器，_______________交流電源。(3)處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點取一個計數(shù)點”與“每隔

___個點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的，相鄰計數(shù)點間時間間隔均為

_______。0.02s交流220V40.1s2．勻變速直線運動的判斷：(1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…則說明物體在做勻變速直線運動，且Δx＝aT2。(2)利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的v－t圖像。若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動。(2)圖像法，先求出n個點的瞬時速度(一般要5點以上)，然后作出v－t圖像，用v－t圖像的斜率求物體運動的加速度。三、實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源、復寫紙。四、實驗步驟1．按照課本實驗原理圖所示安裝實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源；2．把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛適量的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；3．把小車?？吭诖螯c計時器處，先____________、后____________；4．小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；5．換紙帶反復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析。接通電源放開小車五、注意事項1．平行：紙帶、細繩要和長木板______。2．兩先兩后：實驗中應先接通電源，后放開小車；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶。3．防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。4．減小誤差：小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜。平行六、實驗拓展1．有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字，而這位不可靠數(shù)字往往是產(chǎn)生于測量時的估讀，有效數(shù)字位數(shù)是從數(shù)字左邊第一位不為零的數(shù)字算起的，如為兩位有效數(shù)字；有效數(shù)字與物理量的單位無關(guān)，如1000mm與1.000m均為4位有效數(shù)字；乘方不算有效數(shù)字，如×102m為3位有效數(shù)字。2．誤差：測量值與真實值的差異叫誤差。

系統(tǒng)誤差偶然誤差來源由于儀器本身不精密，實驗方法粗略或?qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的由于各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的特點多次實驗，誤差總是偏大或總是偏小多次實驗，誤差有時偏大，有時偏小，而且偏大、偏小的機會相同減小方法校準儀器，改進實驗方法和設計原理多次測量求平均值核心考點·重點突破考點一教材原型實驗(2022·重慶三模)某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，先后在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s。例1(1)在實驗中，使用打點計時器時應_____________________(填“先釋放紙帶再接通電源”或“先接通電源再釋放紙帶”)。(2)為了計算打B這個點時小車的速度大小，我們需要測量的物理量是_______________，測得該物理量為____________，計算得到B點的速度為______________。(3)你能根據(jù)圖中的點跡判斷小車的運動性質(zhì)是________________，你的判斷依據(jù)是_________________________________________________________________________。(4)求出小車運動的加速度為____________m/s2。先接通電源再釋放紙帶AC之間的距離8.00cm

0.4m/s

勻加速直線運動小車在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移越來越大，且連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差幾乎相等名師總結(jié)(1)速度的計算方法：根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度求解。(2)加速度的計算方法：①若紙帶上給出的連續(xù)相等時間的位移為偶數(shù)段，則可將位移分為兩部分，根據(jù)鄰差法求解；②若紙帶上給出兩段不連續(xù)的位移，則根據(jù)xn－xm＝(n－m)aT2求解；③若紙帶上給出的連續(xù)相等時間的位移為奇數(shù)段，一般去掉最短的一段，再用“逐差法”求解；④若x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，則直接用Δx＝aT2求解?！沧兪接柧?〕在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz交流電源。(1)設電火花計時器的周期為T，計算E點的瞬時速度vE的公式為vE＝________。(2)他經(jīng)過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如下表。以A點對應的時刻為t＝0，試在圖乙所示坐標系中合理地選擇標度，作出v－t圖像，并利用該圖像求出物體的加速度a＝_______m/s2。對應點BCDEF速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301(3)如果當時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比______(填“偏大”“偏小”或“不變”)。不變(3)電網(wǎng)中交變電流的電壓變化，并不改變電火花計時器的打點周期，故測量值與實際值相比不變?？键c二實驗拓展創(chuàng)新從原理遷移和數(shù)據(jù)處理技巧上進行創(chuàng)新1．復習啟示高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗的基礎上創(chuàng)設新情景。因此，要在夯實基礎實驗的基礎上注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題。2．情景拓展3．數(shù)據(jù)處理(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度。(2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度→測定遮光片的寬度d和(3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度→利用經(jīng)過兩個光電門的瞬時速度，由速度－位移關(guān)系式求加速度。例2(1)小球運動到斜面底端時速度大小為_______________；(2)小球在斜面上運動的加速度大小為_______________；(3)小球在斜面上運動的平均速度_______________。6m/s

6m/s2

3m/s

〔變式訓練2〕

(2022·山東模擬預測)某興趣小組利用如圖甲所示的實驗裝置測量重力加速度。一個四邊都為d的等寬“口”字型鐵片、一個光電門和游標卡尺等器材。(1)如圖乙，用游標卡尺測得“口”字型鐵片遮光寬度d＝3.30mm，該讀數(shù)是游標尺中第6格刻度線與主尺第___mm刻度線對齊得到的；(2)測出鐵片上下兩邊中線間距離L(L?d)；(3)用絲線將鐵片懸掛于光電門正上方，讓鐵片平面與光電門發(fā)射接收方向垂直，燒斷懸線，鐵片自由下落；(4)讀出鐵片通過光電門時第一次擋光時間Δt1和第二次擋光時間Δt2；(5)“口”形鐵片下邊通過光電門的速度近似為v＝___(用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示)(6)由此可測得當?shù)氐闹亓铀俣萭＝_______________(用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示)。9[解析](1)因為游標尺精確度為0.05mm，每個小格實際長度為0.95mm，所以可得游標尺中第6格刻度線與主尺對齊刻度線為＋×6)mm＝9mm。(5)由題意鐵片下邊的擋光時間為Δt1，鐵片遮光寬度d。則通過光電2年高考·1年模擬1.(2022·全國乙卷)用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻(t＝0)開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔1s測量一次其位置，坐標為x，結(jié)果如下表所示：

回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：_____________________________________；(2)當x＝507m時，該飛行器速度的大小v＝_________m/s；(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效數(shù)字)。t/s0123456x/m050710941759250533294233相鄰1s內(nèi)的位移之差都接近Δx＝80m54779[解析](1)第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差都接近Δx＝80m，可判斷飛行器在這段時間內(nèi)做勻加速運動；(2)當x＝507m時飛行器的速度等于0－2s內(nèi)的平均速度，則v1＝2．(2022·遼寧卷)某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。(1)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要_________(填“天平”或“刻度尺”)；(2)該同學測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，

根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝_________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…刻度尺(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝_________________(用d、Δt1、Δt2表示)；(4)該同學發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當?shù)氐闹亓铀俣?，請寫出一條可能的原因：_____________________________。光柵板受到空氣阻力的作用(4)光柵板的長度明顯，下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。3．(2023·煙臺高三階段檢測)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中(1)下列實驗操作正確的是______。A．把打點計時器安裝在長木板有滑輪一端B．小車要從緊靠打點計時器的位置開始釋放C．將小車釋放后立即接通電源D．要避免小車與滑輪發(fā)生碰撞，更不能讓小車翻落地面BD(2)某同學得到一條清晰的紙帶如圖所示(打點計時器順序為從左到右)，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出來，測得x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.27cm。①根據(jù)所給信息可知，小車做______(填“加速”“減速”或“勻速”)運動。②利用所給數(shù)據(jù)已經(jīng)算出B、C、E、F點的瞬時速度，見表格。請你將D點的瞬時速度數(shù)值填入表中(保留三位有效數(shù)字)。位置BCDEF瞬時速度/(m/s)0.7370.801______0.9280.994加速③以B點為計時起點，在所給的坐標系中描出表中五個點的位置，并連接這些點畫出小車的速度—時間關(guān)系圖線。[答案]

見解析[解析](1)為充分利用紙帶，把打點計時器安裝在長木板沒有滑輪的一端，小車要從緊靠打點計時器的位置開始釋放，故A錯誤，B正確；應先接通電源然后再將小車釋放，故C錯誤；實驗過程，要避免小車與滑輪發(fā)生碰撞，更不能讓小車翻落地面，故D正確。(2)①由實驗數(shù)據(jù)可知，在相等時間內(nèi)小車的位移越來越大，小車做加速運動；②紙帶上兩相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出來，相鄰計數(shù)點間的時間間隔t＝×5s＝0.1s，③根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應點，讓盡可能多的點通過直線，不能過直線的點對稱分布在直線兩側(cè)，根據(jù)坐標系內(nèi)描出的點作出圖像如圖所示；4．(2023·浙江模擬預測)用打點計時器測量做勻加速直線運動物體的加速度，電源頻率f＝50Hz。實驗獲得的紙帶如圖甲所示。選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，沿各計數(shù)點垂直紙帶將紙帶剪斷；將剪得的幾段紙條并排貼在坐標紙上，各紙條緊靠但不重疊；最后將各紙條上端中心位置擬合，得到v－t圖像如圖乙所示。(1)縱坐標×10－1m/s表示的物理意義是(填寫下面的字母選項)___；A．打計數(shù)點“0”時物體的速度B．打計數(shù)點“1”時物體的速度C．第1段紙帶對