2023-2024學(xué)年粵教版必修第一冊(cè) 第二章　第三節(jié)　測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 課件（37張）

第三節(jié)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度CONTENTS目錄新知預(yù)覽·抓必備題型研析·提能力知能演練·重落實(shí)新知預(yù)覽·抓必備高效學(xué)習(xí)夯基固本1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．利用打點(diǎn)紙帶研究小車的運(yùn)動(dòng)情況，測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度。2．會(huì)利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理1．利用紙帶計(jì)算加速度：以紙帶上兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間里的位移變化量與這個(gè)時(shí)間平方的比值表示加速度。2．利用紙帶計(jì)算瞬時(shí)速度：以紙帶上某點(diǎn)為中間時(shí)刻取一小段位移，用這段位移的平均速度表示這點(diǎn)的瞬時(shí)速度。3．用v-t圖像確定小車的加速度：以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法畫出小車的v-t圖像，圖線的傾斜程度表示加速度的大小。三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交變電源、紙帶、復(fù)寫紙、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙、導(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖所示，把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪端伸出桌面。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板沒有滑輪的一端，連接好電路。(若使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接4～6V的低壓交流電源；若使用電火花計(jì)時(shí)器，接220V的交流電源)2．在讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，將其一端夾在小車尾部正中央。把小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在小車前端系上細(xì)繩。細(xì)繩、紙帶與木板平行，且細(xì)繩、紙帶、限位孔要在一條直線上。細(xì)繩長(zhǎng)度略短于定滑輪離地的高度。細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，掛上適量的鉤碼。3．啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后釋放小車，讓它拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，適時(shí)阻止小車與滑輪相碰。及時(shí)關(guān)閉電源，更換紙帶，重復(fù)做三次。4．選擇點(diǎn)跡清楚、沒有漏點(diǎn)的紙帶，舍棄開始點(diǎn)跡密集的一段，找一個(gè)合適的點(diǎn)作為開始點(diǎn)。為了測(cè)量方便和提高測(cè)量精度，把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，則時(shí)間間隔T＝0.02×5s＝0.1s。確定恰當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)上序號(hào)0,1,2,3，…，如圖所示。每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為s1，s2，s3…5．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，分析處理數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)處理1．計(jì)算法2．v-t圖像法(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v。六、誤差分析誤差產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差紙帶測(cè)量的位移有誤差測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到開始點(diǎn)的距離而不是直接測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離系統(tǒng)誤差木板的粗糙程度不完全相同盡量選用粗糙程度均勻的木板七、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．先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。3．打點(diǎn)完畢，立即關(guān)閉電源。4．選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)跡密集部分，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。5．測(cè)量各段距離，應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢。6．在坐標(biāo)紙上畫v-t圖像時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖像盡量有效利用坐標(biāo)紙的面積。題型研析·提能力互動(dòng)探究重難突破2題型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】在“測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：電火花計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源、秒表、彈簧測(cè)力計(jì)。其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是________________。解析

時(shí)間可以由紙帶上的點(diǎn)數(shù)和打點(diǎn)頻率算出，故不需要秒表；測(cè)量的是位移等運(yùn)動(dòng)學(xué)量，與力無(wú)關(guān)，故無(wú)需彈簧測(cè)力計(jì)。秒表、彈簧測(cè)力計(jì)(2)實(shí)驗(yàn)中甲同學(xué)寫出了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A．在桌面上放好長(zhǎng)木板，在無(wú)滑輪的一端固定電火花計(jì)時(shí)器，用導(dǎo)線將電火花計(jì)時(shí)器接到6V交流電源上。B．將紙帶固定在小車上，并使紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器的限位孔。C．用細(xì)繩的一端拴住小車，細(xì)繩的另一端跨過(guò)長(zhǎng)木板上的定滑輪掛上鉤碼，將小車放在靠近電火花計(jì)時(shí)器一端的木板上。D．放開小車，讓小車運(yùn)動(dòng)后再合上開關(guān)，使電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)。E．紙帶全部通過(guò)后斷開開關(guān)，取下紙帶，測(cè)量和分析紙帶。乙同學(xué)檢查了甲同學(xué)擬定的實(shí)驗(yàn)步驟，發(fā)現(xiàn)有兩處錯(cuò)誤。請(qǐng)你代乙同學(xué)糾正甲同學(xué)的錯(cuò)誤。錯(cuò)誤1：_________________________________________________。錯(cuò)誤2：_________________________________________________。A中應(yīng)將電火花計(jì)時(shí)器接到220V交流電源上。D中應(yīng)先合上開關(guān)，再放開小車。題型二數(shù)據(jù)處理和誤差分析【典例2】如圖所示的是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖中注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果。所接電源是頻率為50Hz的交流電源。(1)為了驗(yàn)證小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算，并填入下表內(nèi)。(單位：cm)s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s51．581．57

由此可以得出結(jié)論：小車的運(yùn)動(dòng)是__________________________。1．571．581．58勻變速直線運(yùn)動(dòng)解析

數(shù)據(jù)如表所示。s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s51．581．571．571．581．58由數(shù)據(jù)表分析可知，在誤差允許范圍內(nèi)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等，因此可以得出結(jié)論：小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt＝________s。(3)小車的加速度的計(jì)算式a＝_____________________，加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析

用逐差法來(lái)計(jì)算加速度。0.11．57(4)計(jì)算打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車的速度vB＝________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。0.517學(xué)生在“測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的一條紙帶如圖甲所示。圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，電源的頻率為50Hz。(1)試計(jì)算B、C、D各點(diǎn)的瞬時(shí)速度：vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s。(保留小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)字)1．382．64

3．90解析：相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，因此相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s。(2)圖乙所示的坐標(biāo)系中，作出小車的v-t圖像，求出小車的加速度a＝________________________m/s2。(保留小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)字)。解析：由上述數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示：由圖像斜率可求得小車的加速度：題型三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【典例3】在測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的低壓交流電源上，某同學(xué)在打出的紙帶上每5個(gè)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)，如圖甲所示。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5段紙帶由短到長(zhǎng)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v-t關(guān)系的圖像。(1)請(qǐng)?jiān)趫D乙中用最簡(jiǎn)潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖像(作答在圖上)，其______(選填“x”或“y”)軸相當(dāng)于v軸。解析分別取a、b、c、d、e5段的上方中點(diǎn)并連線，得到的即為v-t圖像，如圖所示，y軸相當(dāng)于v軸。(2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，為求出0.15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出________(選填“a、b、c、d、e”中的一個(gè))段紙帶的長(zhǎng)度。b(3)若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為2．0cm，e段紙帶的長(zhǎng)度為10．0cm，則可求出加速度的大小為________m/s2。2．0|創(chuàng)新角度分析|(1)用剪紙帶的方式測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。(2)作出y-x圖像研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。

知能演練·重落實(shí)內(nèi)化知識(shí)鞏固技能31．(多選)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，下列關(guān)于作v-t圖像的說(shuō)法正確的是(

)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(dòng)的v-t圖像，因此，實(shí)驗(yàn)只需要測(cè)出兩組數(shù)據(jù)B．作v-t圖像時(shí)，所取的點(diǎn)越多，圖像就越精確C．作出的v-t圖像應(yīng)該通過(guò)所有的點(diǎn)，圖線曲折也可以D．對(duì)于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說(shuō)明誤差太大，應(yīng)舍去解析：作v-t圖像時(shí)，選取的點(diǎn)越多，作出的圖像就越精確，誤差較大的點(diǎn)應(yīng)舍去，B、D正確。BD

2．在“測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某次所得紙帶如圖所示，由于紙帶上前幾個(gè)點(diǎn)模糊，所以從A點(diǎn)開始每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則小車通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度是________m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度是________m/s2。(保留2位有效數(shù)字，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率是50Hz)2．5

6．23．如圖甲所示的長(zhǎng)木板(圖中長(zhǎng)木板水平固定)是高中物理常用的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)用該裝置完成測(cè)定木塊運(yùn)動(dòng)的加速度a。(1)下列實(shí)驗(yàn)照片中是否有實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤、不合理或不必要之處？若存在問(wèn)題，請(qǐng)指明問(wèn)題所在：______________________________________________。解析：照片A中的錯(cuò)誤之處：選用蓄電池作為電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該使用交流電源。照片B中的不合理之處：木塊起始點(diǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，釋放木塊時(shí)應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，從而有效使用紙帶。(2)如圖乙所示為從實(shí)驗(yàn)中得到的一條最能反映木塊做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶的一部分，0,1,2,3,4,5,6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出，從紙帶上測(cè)得s1＝3．20cm，s2＝4．52cm，s5＝8．42cm，s6＝9．70cm，則木塊的加速度大小a＝____________(保留2位有效數(shù)字)。1．3m/s2

(3)下列哪些措施能有助于減小實(shí)驗(yàn)的誤差__________。A．選用輸出電壓穩(wěn)定性更佳的穩(wěn)恒電源B．選用輸出電壓變化周期更穩(wěn)定的交流電源C．調(diào)節(jié)滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行D．實(shí)驗(yàn)中滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量M解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，選用輸出電壓變化周期穩(wěn)定的交流電源可以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，故A錯(cuò)誤，B正確；調(diào)節(jié)滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行可以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，故C正確；測(cè)定木塊的加速度，不需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量M，故D錯(cuò)誤。BC4．某探究小組為了測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(從第一滴落在桌面上開始計(jì)時(shí)，20s時(shí)桌面上正好共有51個(gè)小水滴)(1)由圖(b)可知，小車在桌面上是_________(選填“從右向左