测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度课件

第第5 5讲讲 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动第5讲 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动第第5 5讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 实验目的实验目的1练练习习电电磁磁打打点点计计时时器器(或或电电火火花花计计时时器器)的的使使用用，会会用用打打点点的的纸纸带带研研究究物体的运动情况物体的运动情况2测量匀变速直线运动的瞬时测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度速度和加速度第5讲 考点自主梳理 实验目的第第5 5讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 实验原理实验原理1电电磁磁打打点点计计时时器器和和电电火火花花计计时时器器都都是是使使用用交交流流电电源源的的计计时时仪仪器器，电电磁磁打打点点计计时时器器的的工工作作电电压压是是_V以以下下，电电火火花花计计时时器器的的工工作作电电压压是是 V当当电电源源频频率率是是50 Hz时时，它它每每隔隔_s打打一一次次点点在在小小车车运运动动过过程程中中，使使用用电电火火花花计计时时器器时时纸纸带带受受到到的的摩摩擦擦力力比比使使用电磁打点计时器时小一些用电磁打点计时器时小一些2利用纸带判断物体运动状态的方法：利用纸带判断物体运动状态的方法：(1)设设纸纸带带上上连连续续相相等等时时间间T内内的的位位移移分分别别为为x1、x2、x3、x4xn1、xn、xn1，如如果果纸纸带带上上相相邻邻两两点点间间的的位位移移差差xxn1xn为为零零，则则说说明明物物体体做做_运运动动；(2)若若 x xn 1 xn为为 非非 零零 常常 数数，则则 说说 明明 物物 体体 做做_运动运动6 60.02匀速直线匀速直线匀速直线匀速直线匀变速直线匀变速直线匀变速直线匀变速直线220第5讲 考点自主梳理 实验原理3利用纸带求瞬时速度的方法：如图所利用纸带求瞬时速度的方法：如图所示，示，B点的瞬时速度等点的瞬时速度等AC段的平均速度，段的平均速度，vB4利利用用纸纸带带求求加加速速度度的的方方法法：用用任任意意两两段段相相邻计数点间的位移差求加速度，邻计数点间的位移差求加速度，a第第5 5讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 3利用纸带求瞬时速度的方法：如图所示，B点的瞬时速度等实验器材实验器材电电火火花花计计时时器器(或或电电磁磁打打点点计计时时器器)、交交流流电电源源、导导线线、一一端端附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板、小小车车、_、细细绳绳、钩钩码码(或或重重锤锤)、刻度尺、复写纸片、刻度尺、复写纸片实验步骤实验步骤1安装实验装置，如图所示安装实验装置，如图所示纸带纸带第第5 5讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 实验器材纸带第5讲 考点自主梳理 2先先接接通通电电源源，然然后后释释放放小小车车，重重复复打打纸带纸带3条条3挑挑选选纸纸带带，确确定定计计数数点点，测测相相邻邻计计数数点之间的距离点之间的距离4用用xaT2确确定定物物体体的的运运动动是是匀匀速速直直线线运动还是匀变速直线运动运动还是匀变速直线运动5用瞬时速度与平均速度的关系求瞬时用瞬时速度与平均速度的关系求瞬时速度，用公式速度，用公式xaT2或或vt图象求加速度图象求加速度第第5 5讲讲 考点自主梳理考点自主梳理 2先接通电源，然后释放小车，重复打纸带3条第5讲 第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 实验原理和实验操作实验原理和实验操作 1由纸带求物体运动加速度的方法由纸带求物体运动加速度的方法(1)由由xx2x1x3x2aT2(T为为相相邻邻两两计计数数点点间间的时间间隔的时间间隔)，求出，求出a，然后求平均值，然后求平均值图图53第5讲 考向互动探究 实验原理和实验操作第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究 第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究(2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点如果打出的是短横线或打出的点不清晰，可能是交流电源电压或振针位置不合适，应分别调低或调高电压，必要时调整振针与复写纸间的距离，或更换复写纸片(3)计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再用钩码拉动纸带运动当小车停止运动时要及时断开电源(4)释放小车前，小车应停在木板上靠近打点计时器所在的位置第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度打点计时器在纸(5)牵引小车的钩码数要适当小车的加速度过大或过小将导致纸带上的点过少或各段位移差别过小，从而产生较大的测量误差加速度的大小以能在约50 cm的纸带上清晰地选取七八个计数点为宜(6)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五个点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s.第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (5)牵引小车的钩码数要适当小车的加速度过大或过小将导例12010重庆卷某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f50 Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图55所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xA16.6mm，xB126.5mm，xD624.5 mm.图55第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 例12010重庆卷某同学用打点计时器测量做匀加速若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为_s；(2)打 C点 时 物 体 的 速 度 大 小 为_m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为_ (用xA、xB、xD和f表示)第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 若无法再做实验，可由以上信息推知：第5讲 考向互动探第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究 变式题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如下：第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 计算点序号算点序号123456计数点数点对应的的时刻刻(s)0.10.20.30.40.50.6经过计数点的速度数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0变式题在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究 答案答案 第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 答案 第5讲 考向互动探究 纸带数据处理和误差分析纸带数据处理和误差分析1关于数据处理(1)纸带的取点处理原则如图所示，从打下的纸带中选取点迹清晰的纸带，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的位置取一个开始点A，然后每5个点(或者说每隔4个点)取一个计数点，分别记为B、C、D、E、F这样每两个计数点之间的时间间隔为T0.1 s，计算比较方便第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 纸带数据处理和误差分析第5讲 考向互动探究 第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究(2)位移的位移的测量引起量引起误差差如如果果各各计数数点点间的的位位移移较小小或或相相邻计数数点点之之间的的位位移移之之差差较小小，位位移移测量量的的相相对误差差就就会会较大大，从从而而导致速度和加速度的致速度和加速度的测量量误差差较大大(3)计算方法的算方法的选用用在在上上面面探探究究考考向向一一中中涉涉及及的的求求加加速速度度的的三三种种方方法法中中，用用xaT2直直接接求求加加速速度度的的方方法法简单，但但误差差较大大，适适用用于于测量量数数据据准准确确或或计数数间隔隔较少少的的情情况况；逐逐差差法法求求加加速速度度结果果准准确确，误差差较小小，但但需需测得得的的计数数间隔隔为偶偶数数；图象象法法求求加加速速度度科科学学性性强强、误差差小小，适适用于所用于所测数据的数据的计数数间隔隔较多的情况多的情况第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (2)位移的测量引起误差第5讲 考向互动探究 例22011广东卷图是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点加速度大小用a表示(1)OD间的距离为_cm.第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 例22011广东卷图是“研究匀变速直线运动”实验(2)下下图图是是根根据据实实验验数数据据绘绘出出的的xt2图图线线(x为为各各 计计 数数 点点 至至 同同 一一 起起 点点 的的 距距 离离)，斜斜 率率 表表 示示_，其其大大小小为为_m/s2(保保留留三三位位有效数字有效数字)第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (2)下图是根据实验数据绘出的xt2图线(x为各计数点 答案答案(1)1.20(1)1.20(2)(2)加速度的二分之一加速度的二分之一0.4620.462第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 答案(1)1.20(2)加速度的二分之一0.4变式题 2010全国卷利用如图510所示的装置可以研究自由落体运动实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落打点计时器会在纸带上打出一系列的小点(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有_(填入正确选项前的字母)A天平 B秒表 C米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：_.第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题 2010全国卷利用如图510所示的装第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究 答案答案(1)C(1)C(2)(2)打点计时器与纸带间存在摩擦打点计时器与纸带间存在摩擦(或重物或重物受空气阻力作用受空气阻力作用)()(其他答案合理即可其他答案合理即可)解析解析(1)(1)时间由打点计时器测定，自由落体运动的加速时间由打点计时器测定，自由落体运动的加速度与质量无关，不需要天平测质量，只需用米尺测量位移即可，度与质量无关，不需要天平测质量，只需用米尺测量位移即可，故选故选C C；(2)(2)打点计时器与纸带间存在摩擦或重物受空气阻力作打点计时器与纸带间存在摩擦或重物受空气阻力作用，可能引起实验误差用，可能引起实验误差第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 答案(1)C(2)打点计时器与纸带间存在摩擦(或同类实验的拓展与创新研究匀变速直线运动，除了用打点计时研究匀变速直线运动，除了用打点计时器打出的纸带进行数据分析，还可以通过器打出的纸带进行数据分析，还可以通过频闪照相法、滴水法、光电门等其他方法频闪照相法、滴水法、光电门等其他方法进行数据分析进行数据分析第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 同类实验的拓展与创新第5讲 考向互动探究 例3利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如下表所示 图511例3利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 x/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4/(ms1)1.711.621.551.451.341.22第5讲 考向互动探究 x/m0.5000.6000.70完成下列填空和作图：完成下列填空和作图：(1)若若滑滑块块所所受受摩摩擦擦力力为为一一常常量量，滑滑块块加加速速度度的的大大小小a、滑滑块块经经过过光光电电门门乙乙时时的的瞬瞬时时速速度度v1、测测量量值值x和和t四四个个物物理理量量之之间间所满足的关系式是所满足的关系式是_；(2)根根据据表表中中给给出出的的数数据据，在在图图中中给给出出的的坐坐标标纸纸上上画画出出t图线；图线；第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 完成下列填空和作图：第5讲 考向互动探究(3)由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a_m/s2(保留2位有效数字)第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (3)由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a_第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 第5讲 考向互动探究 变式题如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 变式题如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_中的器材(填字母代号)A直流电源、天平及砝码B直流电源、毫米刻度尺C交流电源、天平及砝码D交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度为使图线的斜率等于重力加速度，除作vt图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 (1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁答案(1)D(2)速度平方的二分之一重物下落的高度解析(1)打点计时器需接交流电源重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码计算速度需要测量相邻计数点间的距离，需要刻度尺，选D.(2)由公式v22gh，如绘出图象，其斜率也等于重力加速度第第5 5讲讲 考向互动探究考向互动探究 答案(1)D(2)速度平方的二分之一在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤：A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在平板上，并接好电源C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D取下纸带第第5 5讲讲 备用习题备用习题备用习题E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔(1)请将其中错误或遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G、H)修改完善：_(2)将以上步骤按合理顺序填写在横线上_在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下实 答案答案(1)A(1)A中应先接通电源，再放开纸带；中应先接通电源，再放开纸带；D D中应先断开中应先断开电源，使打点计时器停止工作；应补充电源，使打点计时器停止工作；应补充G G，换上纸带，重复实，换上纸带，重复实验三次验三次(2)B F E C A D G(2)B F E C A D G第第5 5讲讲 备用习题备用习题答案(1)A中应先接通电源，再放开纸带；D中应先断