匀变速直线运动的实验探究ppt课件（鲁科版必修1）

匀变速直线运动的实验探究ppt课件（鲁科版必修1）1一、实验目的一、实验目的1.1.计时器的工作原理，能正确使用打点计时器计时器的工作原理，能正确使用打点计时器.2.2.会分析打点计时器打出的纸带，能根据纸带正确判断物体会分析打点计时器打出的纸带，能根据纸带正确判断物体的运动情况的运动情况.一、实验目的2二、实验原理二、实验原理在时间间隔很短的情况下，平均速度可近似为瞬时速度，计在时间间隔很短的情况下，平均速度可近似为瞬时速度，计算出各时刻的瞬时速度，即可计算出加速度，从而可以判断算出各时刻的瞬时速度，即可计算出加速度，从而可以判断小车是否做匀变速直线运动小车是否做匀变速直线运动.二、实验原理3三、实验器材三、实验器材电磁打点计时器或电火花打点计时器、纸带、交流电源、斜电磁打点计时器或电火花打点计时器、纸带、交流电源、斜面小车、频闪照相机、小球、刻度尺面小车、频闪照相机、小球、刻度尺.三、实验器材4四、打点计时器及其应用四、打点计时器及其应用1.1.打点计时器的分类打点计时器的分类:电磁打点计时器和电火花打点计时器电磁打点计时器和电火花打点计时器.2.2.根据图示的打点计时器的构造图，指出各主要部件的名称：根据图示的打点计时器的构造图，指出各主要部件的名称：接线柱接线柱 线圈线圈 振片振片 永久磁铁永久磁铁 振针振针 限位孔限位孔定位轴定位轴 复写纸复写纸 纸带纸带四、打点计时器及其应用53 3电磁打点计时器的电源应是交流电源，通常的工作电压为电磁打点计时器的电源应是交流电源，通常的工作电压为 4 46 V6 V，实验室使用我国民用电时每隔，实验室使用我国民用电时每隔0.02 0.02 秒打一个点，如秒打一个点，如果每打五个点取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间果每打五个点取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为隔为0.10.1秒秒.3电磁打点计时器的电源应是交流电源，通常的工作电压为 46五、频闪照相及其应用五、频闪照相及其应用频闪照片的拍摄：闪光点每闪一次光，就给小球照一次像频闪照片的拍摄：闪光点每闪一次光，就给小球照一次像,闪闪光的时间间隔相同，因此胶片上两个像的时间间隔相同光的时间间隔相同，因此胶片上两个像的时间间隔相同.五、频闪照相及其应用7六、实验过程六、实验过程实验步骤以及数据处理实验步骤以及数据处理（1 1）按课本图）按课本图3-133-13连接好实验装置；连接好实验装置；（2 2）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点点.换上新纸带，重复实验三次换上新纸带，重复实验三次.六、实验过程8（3 3）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开始一些比较）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开始一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个起始点密集的点子，在后边便于测量的地方找一个起始点.为了测量为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02T=0.025 s=0.1 s.5 s=0.1 s.在选好的起始点下面标明在选好的起始点下面标明A A，在第六点下面标明，在第六点下面标明B B，在第十一点下面标明，在第十一点下面标明C C，在第十六点下面标明，在第十六点下面标明D D，点，点A A、B B、C C、DD叫做计数点叫做计数点.（3）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开始一些比较密集的9（4 4）用刻度尺测出相邻计数点间的位移，即可计算出每一段）用刻度尺测出相邻计数点间的位移，即可计算出每一段的平均速度，由于时间极短，平均速度可近似为瞬时速度，的平均速度，由于时间极短，平均速度可近似为瞬时速度，由此，可计算出加速度，比较计算出的加速度，即可判断小由此，可计算出加速度，比较计算出的加速度，即可判断小车的运动是否为匀变速直线运动了车的运动是否为匀变速直线运动了.（4）用刻度尺测出相邻计数点间的位移，即可计算出每一段的平均101.1.注意事项注意事项(1)(1)计时器在实验前要预先调好，使打点时间间隔均匀和打点计时器在实验前要预先调好，使打点时间间隔均匀和打点轻重适度轻重适度.打点过轻，点迹不明显，不便于纸带的处理；打点打点过轻，点迹不明显，不便于纸带的处理；打点过重，打点针与纸带接触时间变长，将带来实验误差过重，打点针与纸带接触时间变长，将带来实验误差.要教给要教给学生基本的调节方法学生基本的调节方法.但如果用电火花计时器，实验效果要好但如果用电火花计时器，实验效果要好得多得多.(2)(2)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.(3)(3)先接通电源，计时器稳定工作后，再放开小车，当小车停先接通电源，计时器稳定工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源止运动时及时断开电源.1.注意事项112.2.关于频闪照相法关于频闪照相法频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法而形成间隔相同时间的影像的方法.在频闪照相中会用到频闪在频闪照相中会用到频闪灯灯.与打点计时器相比，闪光频率相当于打点计时器的交变电与打点计时器相比，闪光频率相当于打点计时器的交变电源的频率源的频率.而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点出的点.所以，频闪照片与打点计时器一样，既记录了物体运所以，频闪照片与打点计时器一样，既记录了物体运动的时间，又记录了物体运动的位移动的时间，又记录了物体运动的位移.用同样的方法来求物体用同样的方法来求物体运动的加速度运动的加速度.2.关于频闪照相法123.3.电火花打点计时器电火花打点计时器电火花打点计时器是利用电火花在纸带上形成印迹而打出点电火花打点计时器是利用电火花在纸带上形成印迹而打出点的计时器，相对于电磁打点计时器，它没有振针与纸带的摩的计时器，相对于电磁打点计时器，它没有振针与纸带的摩擦，所以纸带运动更流畅，实验效果更好擦，所以纸带运动更流畅，实验效果更好.3.电火花打点计时器131.1.若在某次实验中打出的纸带如图若在某次实验中打出的纸带如图所示，应怎样调节打点计时器所示，应怎样调节打点计时器?提示：提示：（1 1）出现这种现象的原因可能是：）出现这种现象的原因可能是：振针过长；振针过长；电压偏高，振幅过大电压偏高，振幅过大.（2 2）采取措施应该是：）采取措施应该是：调整振针的长度；调整振针的长度；使电压降低到合适的值，减小振针振使电压降低到合适的值，减小振针振动的振幅动的振幅.1.若在某次实验中打出的纸带如图142.2.如何根据纸带上的数据计算打某一点时纸带运动的瞬时速如何根据纸带上的数据计算打某一点时纸带运动的瞬时速度和纸带运动的加速度度和纸带运动的加速度?提示：提示：瞬时速度计算的理论根据是纸带上打出的点时间间隔瞬时速度计算的理论根据是纸带上打出的点时间间隔极短，所以该段时间内的平均速度近似等于该段时间初（或极短，所以该段时间内的平均速度近似等于该段时间初（或末）的瞬时速度，然后根据加速度的定义式即可求出加速度末）的瞬时速度，然后根据加速度的定义式即可求出加速度.2.如何根据纸带上的数据计算打某一点时纸带运动的瞬时速度和纸153.3.测量数据和利用数据处理纸带时，应注意什么问题？测量数据和利用数据处理纸带时，应注意什么问题？提示：提示：(1)(1)对位移的测量往往不直接测两计数点间的距离，而对位移的测量往往不直接测两计数点间的距离，而是一次性测量各计数点到原点的距离，以减小对位移测量的是一次性测量各计数点到原点的距离，以减小对位移测量的相对误差相对误差.如图所示则选取了如图所示则选取了5 5段位移段位移.3.测量数据和利用数据处理纸带时，应注意什么问题？16（2 2）如果速度小，加速度也小，计时器在纸带上打下的点一）如果速度小，加速度也小，计时器在纸带上打下的点一定很密集，由于每段的位移都很小，直接用刻度尺测量每段定很密集，由于每段的位移都很小，直接用刻度尺测量每段的位移时会产生较大的相对误差，采取的措施往往是以每打的位移时会产生较大的相对误差，采取的措施往往是以每打五个点的时间作为一个计时单位，即每隔四个点取一个计数五个点的时间作为一个计时单位，即每隔四个点取一个计数点点.这时每相邻两计数点间对应的时间为这时每相邻两计数点间对应的时间为5T(T5T(T为实验用交流电为实验用交流电的周期的周期).).（2）如果速度小，加速度也小，计时器在纸带上打下的点一定很密17典例典例1 1在做在做“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器打的实验中，打点计时器打出的一条纸带中的某段如图所示，若出的一条纸带中的某段如图所示，若A A、B B、CC计数点间的时计数点间的时间间隔均为间间隔均为0.1 s0.1 s，从图中给定的长度，求得小车的加速度大，从图中给定的长度，求得小车的加速度大小是小是_，打下，打下D D点时小车的速度大小是点时小车的速度大小是_._.典例1在做“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器打出的一18【规范解答】【规范解答】由逐差法由逐差法s=aTs=aT2 2可知，小车的加速度为可知，小车的加速度为打下打下D D点时小车的速度为点时小车的速度为答案：答案：4.0 m/s4.0 m/s2 2 1.5 m/s 1.5 m/s【规范解答】由逐差法s=aT2可知，小车的加速度为19纸带数据处理的方法：纸带数据处理的方法：(1)(1)某点瞬时速度的计算：据匀变速直线运动中某一段时间内某点瞬时速度的计算：据匀变速直线运动中某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度.(2)(2)加速度的计算：采用逐差法加速度的计算：采用逐差法.逐差法是针对自变量等量变化，逐差法是针对自变量等量变化，因变量也做等量变化时，所测得有序数据等间隔相减后取其逐因变量也做等量变化时，所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的结果差平均值得到的结果.纸带数据处理的方法：20典例典例2 2 通过观察某次运动所拍摄的频闪照片，发现照片上相通过观察某次运动所拍摄的频闪照片，发现照片上相邻物点间的距离先增大，后减小，下列对物体所做运动的情邻物点间的距离先增大，后减小，下列对物体所做运动的情况的判断正确的是（况的判断正确的是（）A.A.物体当时一定做匀速运动物体当时一定做匀速运动 B.B.物体当时可能做匀速运动物体当时可能做匀速运动C.C.物体是先加速，再减速运动物体是先加速，再减速运动D.D.物体是先减速，再加速运动物体是先减速，再加速运动0 0典例2 通过观察某次运动所拍摄的频闪照片，发现照片上相21解答本题时要注意以下两点：解答本题时要注意以下两点：（1 1）闪光灯每闪一次光，就给小球拍照一次，闪光的时间间）闪光灯每闪一次光，就给小球拍照一次，闪光的时间间隔相同隔相同.（2 2）几个不同时刻成的像显示在同一张胶片上）几个不同时刻成的像显示在同一张胶片上,处理数据时与处理数据时与纸带的处理是一样的纸带的处理是一样的.解答本题时要注意以下两点：22【规范解答】【规范解答】选选C.C.频闪照相时相邻两物点间的时间是相等频闪照相时相邻两物点间的时间是相等的，所以当相邻两个点间的距离增大时，物体当时一定是在的，所以当相邻两个点间的距离增大时，物体当时一定是在做加速运动；而后来间距减小则表示物体做减速运动做加速运动；而后来间距减小则表示物体做减速运动.【规范解答】选C.频闪照相时相邻两物点间的时间是相等23一、选择题（本大题共一、选择题（本大题共4 4小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共2020分）分）1.1.电磁打点计时器使用的电源是（电磁打点计时器使用的电源是（）A.4A.46 V6 V的交流电源的交流电源 B.4 B.46 V6 V的直流电源的直流电源C.220 VC.220 V的交流电源的交流电源 D.D.高压直流电源高压直流电源【解析】【解析】选选A.A.电磁打点计时器使用的是交流电源，并且是低电磁打点计时器使用的是交流电源，并且是低压电源，一般为压电源，一般为4 46 V6 V，故，故A A正确正确.一、选择题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）242.2.在实验在实验“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用中，我们采用的正确方法是（的正确方法是（）A A舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点B B为了实验精确，选取纸带上第一个点作起点为了实验精确，选取纸带上第一个点作起点C.C.相邻计数点的时间间隔只能取相邻计数点的时间间隔只能取0.1 s0.1 sD.D.相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，可取0.02 s 0.02 s、0.04 s 0.04 s、n0.02 sn0.02 s均可均可【解析】【解析】选选A A、D.D.开头点数过于密集，会导致长度测量相对误开头点数过于密集，会导致长度测量相对误差过大，所以应舍掉，差过大，所以应舍掉，A A对对B B错；计数点的选取应据实际情况错；计数点的选取应据实际情况而定，而定，C C错错D D对对.2.在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用的正确253.3.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，合理的方法是（的瞬时速度，为了计算加速度，合理的方法是（）A A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B B根据实验数据画出图象，量出倾角，由公式根据实验数据画出图象，量出倾角，由公式a=tan a=tan 求出求出加速度加速度C C根据实验数据画出图象，由图线上相距较远的两点所对应根据实验数据画出图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式的速度、时间，用公式 算出加速度算出加速度D D依次计算出通过连续两点间的加速度，算出平均值作为小依次计算出通过连续两点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度车的加速度3.在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点26【解析】【解析】选选C.C.处理实验数据最精确的方法就是图象法，因为处理实验数据最精确的方法就是图象法，因为作图象的过程中已经把误差较大的数据舍掉了，所以作图象的过程中已经把误差较大的数据舍掉了，所以A A、D D都都错；据图象处理数据时由于单位长度选取的不同造成数据相错；据图象处理数据时由于单位长度选取的不同造成数据相同的情况下夹角会不一样，所以同的情况下夹角会不一样，所以B B错错.【解析】选C.处理实验数据最精确的方法就是图象法，因为作图象274.4.（20112011湛江高一检测）打点计时器打出的某条纸带上的湛江高一检测）打点计时器打出的某条纸带上的点不清晰，可能是因为以下的哪个原因（点不清晰，可能是因为以下的哪个原因（）A.A.通的是直流电通的是直流电 B.B.没有用复写纸没有用复写纸C.C.点针过长点针过长 D.D.点针稍短点针稍短【解析】【解析】选选D.D.打点计时器工作电源为低压交流电源，如通直打点计时器工作电源为低压交流电源，如通直流电，则打不出点，流电，则打不出点，A A错错.没有复写纸则显示不出点，没有复写纸则显示不出点，B B错错.点点针过长，纸带上显示的是一条线，针过长，纸带上显示的是一条线，C C错错.只有点针稍短时，打只有点针稍短时，打出的点不清晰，选出的点不清晰，选D.D.4.（2011湛江高一检测）打点计时器打出的某条纸带上的点28二、非选择题（本大题共二、非选择题（本大题共3 3小题，共小题，共3030分，要有必要的文字叙分，要有必要的文字叙述和解题步骤）述和解题步骤）5.5.（1010分）在分）在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况.在这一实在这一实验中，某同学操作以下实验步骤：验中，某同学操作以下实验步骤：A.A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器，放开纸带，再接拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源通电源.B.B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路.C.C.把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码的钩码.二、非选择题（本大题共3小题，共30分，要有必要的文字叙述和29D.D.取下纸带取下纸带.E.E.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔.其中错误或遗漏的步骤有：其中错误或遗漏的步骤有：（1 1）_；（2 2）_._.将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上._._.D.取下纸带.30【解析】【解析】实验过程中要规范步骤，释放纸带前应先接通电源，实验过程中要规范步骤，释放纸带前应先接通电源，取下纸带前应断开电源，故在取下纸带前应断开电源，故在A A中顺序错，在中顺序错，在D D中有遗漏，实中有遗漏，实验合理顺序为验合理顺序为BECADBECAD答案：答案：见解析见解析【解析】实验过程中要规范步骤，释放纸带前应先接通电源，取下纸316.6.（1010分）（分）（20112011青岛高一检测）如图所示是研究匀变速青岛高一检测）如图所示是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带，交流电的频率是直线运动的实验中得到的一条纸带，交流电的频率是50 Hz.50 Hz.舍去前面比较密集的点，从舍去前面比较密集的点，从O O点开始将每点开始将每5 5个点取个点取1 1个计数点，个计数点，量得量得s s1 1=1.20 cm=1.20 cm，s s2 2=2.60 cm,s=2.60 cm,s3 3=4.00 cm=4.00 cm，那么小车的加速，那么小车的加速度度a=_m/sa=_m/s2 2;打第打第2 2点时的瞬时速度大小点时的瞬时速度大小v v2 2=_m/s.=_m/s.6.（10分）（2011青岛高一检测）如图所示是研究匀变速32【解析】【解析】由由s s3 3-s-s1 1=2aT=2aT2 2,得得答案：答案：1.40 0.331.40 0.33【解析】由s3-s1=2aT2,337.7.（1010分）分）(探究创新探究创新)某同学用以下方法绘制小车的某同学用以下方法绘制小车的v-tv-t图象，图象，先把纸带每隔先把纸带每隔0.1 s 0.1 s 剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间轴，标并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间轴，标出时间，最后将纸条上端中心连起来，于是得到出时间，最后将纸条上端中心连起来，于是得到v-tv-t图象图象.如如课本图课本图3-18.3-18.这样做有道理吗？说说你的看法这样做有道理吗？说说你的看法.7.（10分）(探究创新)某同学用以下方法绘制小车的v-t图34【解析】【解析】有道理；剪下的纸条长度表示有道理；剪下的纸条长度表示0.10.1秒时间内位移大秒时间内位移大小，可近似认为速度小，可近似认为速度 纸条长度可认为表示速度纸条长度可认为表示速度.所以将纸条上端中心连起来，就得到所以将纸条上端中心连起来，就得到v-tv-t图象图象.答案：答案：见解析见解析【解析】有道理；剪下的纸条长度表示0.1秒时间内位移大35