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微型专题实验：研究匀变速直线运动的规律,第二章匀变速直线运动的研究,学习目标,1.进一步练习使用打点计时器. 2.会利用平均速度求瞬时速度. 3.会利用vt图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质. 4.能根据实验数据求加速度并会测量自由落体加速度. 5.了解误差和有效数字.,内容索引,题型演练 学以致用 实训演练,达标检测 检测评价 达标过关,技能储备 明确原理 提炼方法,技能储备,图1,1.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 沿直线运动的物体在连续相等时间间隔T内的位移分别为x1、x2、x3、x4xn，若x xnxn1，则说明物体在做匀变速直线运动，且x .,x2x1,x3x2,x4x3,aT2,一、实验原理,2.测定匀变速直线运动加速度的方法 (1)图象法 先根据“平均速度”法求出各计数点的速度vn . 作vt图象，求出图象的斜率即物体的 .,加速度,(2)利用位移差公式 xn1xn 得a ，其中T为两计数点之间的时间间隔. 逐差法 若纸带上选出多个计数点，可用逐差法求加速度a,aT2,二、实验器材(以小车的匀变速直线运动为例) 打点计时器、 、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、复写纸、坐标纸、刻度尺.,电源,三、注意事项 1.开始释放小车时，应使小车 打点计时器. 2.先 ，打点计时器正常工作后，再 ，当小车停止运动时要及时断开电源. 3.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即交流电源频率为50 Hz时，时间间隔为T0.02 s s. 4.描点时最好用坐标纸，在纵、横坐标轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点.,靠近,接通电源,释放小车,5,0.1,四、误差和有效数字 1.误差：测量值跟被测物理量的 之间的差异叫做误差.误差按产生原因可分为偶然误差和系统误差. (1)偶然误差 产生原因：由偶然因素造成的. 特点：多次重复同一测量时，偏大和偏小的 比较接近. 减小偶然误差的方法：取平均值.,真实值,机会,(2)系统误差 产生原因：由仪器结构缺陷、实验 不完善造成的. 特点：多次重复测量的结果总是 (或小于)被测量的真实值. 减小系统误差的方法：校准测量 ，改进实验 ，完善实验原理. 2.绝对误差和相对误差 (1)绝对误差：测量值和 值之差. (2)相对误差：绝对误差与 值之比.,方法,大于,仪器,方法,真实,测量,3.有效数字 (1)定义：带有一位 数字的近似数字叫做有效数字. (2)运算结果一般取两位或三位有效数字表示.,不可靠,题型演练,一、研究匀变速直线运动,例1如图2所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果.所接电源是频率为50 Hz的交流电.,图2,(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内.(单位：cm),答案,解析,各位移差与平均值最多相差_cm，由此可以得多出结论：小车的运动是_.,答案见解析,解析数据如表所示.(单位：cm),由数据表分析，可知各位移差与平均值最多相差0.05 cm，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差近似相等，因此可以得出结论：小车的运动是匀变速直线运动.,答案,解析,(2)两个相邻计数点间的时间间隔t_ s.,答案见解析,解析该打点计时器所接的电源是频率为50 Hz的交流电，纸带上每隔4个点取一个计数点，即两个相邻计数点间有5段相等时间间隔，所以两个相邻计数点间的时间间隔t5 s0.1 s.,答案,解析,(3)小车的加速度的计算式a_，加速度a_ m/s2.,答案见解析,答案,解析,(4)计算打计数点B时小车的速度vB_m/s.,答案见解析,图3,答案,解析,(1)小球在相邻的相等时间内的位移差_(填“相等”或“不相等”)，小球运动的性质属于_直线运动.,相等,匀加速,解析由表格中的数据知，相邻的相等时间内的位移差为1.1 cm，位移差相等，小球做匀加速直线运动.,答案,解析,(2)沿斜面向下小球第三个位置速度为_m/s，小球的加速度为_m/s2. (结果保留三位有效数字),0.985,1.10,二、自由落体加速度的测量,例3某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，利用如图4甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度.,图4,(1)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是_(填写字母序号). A.电磁打点计时器应接220 V交流电源 B.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 C.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止 D.操作时，应先放开纸带后接通电源 E.为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点,答案,解析,解析电磁打点计时器应接46 V交流电源，故A错误； 打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上，故B正确； 开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止，故C正确； 操作时，应先接通电源，再释放纸带，故D错误； 为了便于测量，不一定找打出的第一个点，可以从比较清晰的点开始，故E错误.,(2)图乙是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带.把开头几个模糊不清的点去掉，以较清晰的某一个点作为计数点1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4.测量出各点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02 s.打点计时器打出点2时重物的瞬时速度为_m/s，重物做自由落体运动的加速度的值约为_m/s2.(结果保留3位有效数字),答案,解析,0.385,9.50,解析打出点2时的瞬时速度等于1、3间的平均速度，则,例4如图5甲、乙是某研究性学习小组自己组装的用DIS实验装置来测定当地重力加速度g的两套实验方案(与数据采集器和计算机的连接均未画出).,图5,(1)补齐甲方案操作步骤： 如图安装好器材，启动DIS，进入“用DIS测加速度的界面”. 开启发射器电源，由静止释放发射器，获得发射器自由下落的vt图象. 在图象上选取两点A、B，记录vA、vB和两点之间时间间隔t，求出该次实验g值， _.,多次测量得出g的平均值,解析为了减小实验误差，需要多次测量求得g的平均值；,答案,解析,(2)为了减小该实验的误差，选取A、B两点时应注意的是：_ _.,答案,解析,A、B两点应,解析这两点的选取应注意相隔较远一点，并且取在直线上的点，因为分布在直线两侧的点的实验误差较大；,在vt图线的同一直线上，且相距较远,(3)乙方案中已测量的物理量有：球直径d、球通过光电门1和2的时间t1、t2，还需测出的一个物理量是_ _，并写出g值的表达式_.,两光电门之间的高度差h(或球从光电门1到,光电门2的时间t),即还需要测量两光电门之间的高度h，,答案,解析,(4)为了减小实验误差，安装乙方案中两光电门时应注意： _.,两光电门水平且中心应在同一竖直线上，且相距较远,解析为了减小实验误差，实验时间应尽量长一点，即两光电门之间的距离大一些，因为是竖直方向上的运动，所以还需要保证两光电门水平且中心在同一竖直线上.,答案,解析,达标检测,1.(实验：研究匀变速直线运动)图6为接在周期为T0.02 s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每隔4个计时点所取的计数点，但第3个计数点没有画出.由图中的数据可求得：,答案,1,2,3,解析,图6,(1)该物体的加速度为_m/s2；(保留两位有效数字),0.74,解析设1、2间的位移为x1,2、3间的位移为x2,3、4间的位移为x3，4、5间的位移为x4； 因为周期为0.02 s，且每打5个点取一个计数点，所以每两个计数点之间的时间间隔为T0.1 s； 由匀变速直线运动的推论xmxn(mn)aT2得：x4x13aT2， 代入数据得：(5.843.62)1023a0.12， 解得a0.74 m/s2.,1,2,3,(2)第3个计数点与第2个计数点的距离约为_cm；,答案,解析,解析第3个计数点与第2个计数点的距离即为x2， 由匀变速直线运动的推论： x2x1aT2得：x2x1aT2，代入数据得： x23.621020.740.120.043 6 m， 即为：4.36 cm.,4.36,1,2,3,(3)打第2个计数点时该物体的速度约为_ m/s.(保留两位有效数字),答案,解析,解析匀变速直线运动中，某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故：,0.40,1,2,3,2.(实验：研究匀变速直线运动)如图7所示，某实验小组用光电数字计时器测量小车在斜面上下滑时的加速度，实验主要操作如下：,答案,1,2,3,解析,用游标尺测量挡光片的宽度d； 测量小车释放处挡光片到光电门的距离x； 由静止释放小车，记录数字计时器显示挡 光片的挡光时间t； 改变x，测出不同x所对应的挡光时间t. (1)小车加速度大小的表达式为a_(用实验中所测物理量符号表示),图7,1,2,3,(2)根据实验测得的多组x、t数据，可绘制图象来得到小车运动的加速度，如果图象的纵坐标为x，横坐标为 ，实验中得到图象的斜率为k，则小车 运动的加速度大小为_(用d、k表示).,答案,解析,1,2,3,1,2,3,3.(自由落体加速度的测量)某同学用频闪照相法研究小球的自由落体运动，选择一张清晰的频闪照片，剪掉前面小球重叠部分进行研究.已知小球在释放位置时，球心与刻度尺的零刻度线对齐. (1)根据图8相片中刻度尺的数据，请你读出小球运动到照片中第五个相点时，下落的高度为_m；,答案,1,2,3,解析,图8,0.211 8(0.211 60.212 0),解析由题图可知，下落的高度h21.18 cm0.211 8 m.,(2)若所用照相机的曝光频率为f，照片上1、3相点距离和1、5相点距离分 别为x1、x2，则相点2所对应小球的速度v_，小球自由下落的加速度a_.,答案,解析,1,2,3,
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