高考物理一轮复习 1.3.5《实验：研究匀变速直线运动》课件

欢迎进入物理课堂 第三单元实验与探究第5课时实验 研究匀变速直线运动 必修1第一章运动的描述探究匀变速直线运动规律 基础回顾 考点一 1 打点计时器打点计时器是一种利用电源 的仪器 它每隔0 02s打一次点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的 研究纸带上点之间的 就可以了解物体运动的情况 答案 1 计时位置间隔 2 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如下图所示 0 1 2 为时间间隔相等的各计数点 s1 s2 s3 为相邻两计数点间的距离 若连续相等的时间间隔内的位移之差 s s2 s1 s3 s2 则与纸带相连的物体的运动为 运动 答案 2 恒量匀变速直线 3 由纸带求物体运动加速度的通用方法如上图所示 用逐差法计算加速度 a1 a2 a3 测得的加速度 4 由纸带求物体在某计数点的瞬时速度vn 时间2T内的平均速度等于该段时间中点T时刻的瞬时速度 答案 要点深化 1 高考要求解读 1 知道打点计时器是多个力学实验中所采用的仪器 要理解其工作原理 2 要掌握用打点的纸带判断物体是否做匀变速运动的方法 3 要掌握用打点的纸带计算匀变速直线运动的速度和加速度 2 打点计时器的使用 1 电磁打点计时器 电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器 它的工作电压为4 6V 当通过的电流频率为f 50Hz时 它每隔0 02s打一次点 2 电火花打点计时器 电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器 给电火花打点计时器接220V电源 按下脉冲输出开关 计时器发出的脉冲电流 接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴 产生火花放电 于是在纸带上打出一系列的点 当通过的电流频率为f 50Hz时 它的脉冲放电周期也是0 02s 即0 02s打一个点 3 实验原理的理解 1 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如上图所示 0 1 2 为时间间隔相等的各计数点 s1 s2 s3 为相邻两计数点间的距离 若连续相等的时间间隔内的位移之差 s s2 s1 s3 s2 恒量 则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动 2 由纸带求物体运动加速度的方法 用逐差法求加速度公式的推导设物体做匀变速直线运动的加速度为a 在连续相等的时间T内的位移分别为s1 s2 s3 s4 由匀变速直线运动的规律 有 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 aT2可得到s4 s1 s5 s2 s6 s3 3aT2 3 由纸带求物体在某计数点瞬时速度的方法vn 时间2T内的平均速度等于该段时间中点T时刻的瞬时速度 4 实验器材的选择电火花打点计时器或电磁打点计时器 纸带 交流电源 小车 细绳 一端附有滑轮的长木板 刻度尺 钩码 导线 当然 你还可加入新的合适的仪器 5 实验步骤的掌握 1 如下图所示 把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好电源 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 然后将纸带穿过打点计时器的限位孔 复写纸套在定位轴上 并压在纸带上 另一端固定在小车的后面 3 把小车停在打点计时器处 先接通打点计时器的电源 让小车拖着纸带运动 在纸带上打出一系列的点 换上新纸带 重复实验三次 4 科学选择纸带 根据具体情况确定计数点 按实验要求进行测量计算 6 要注意的事项 1 要注意的方面就是打点计时器用的是交流电 而非直流电 这虽然在一开始的时候就强调 但是还是会经常出现问题 2 在使用打点计时器时 经常出现周期不稳定 或不起振不打点等现象 此时要松开振片的固定螺丝 改变振片长度 调整其固有频率 让它的固有频率与电源频率相同 即可解决上述问题 3 要注意实验结构的合理性 小车释放前应远离定滑轮 释放小车前要先接通打点计时器的电源 4 打点计时器不能长时间连续工作 要每打一条纸带后及时切断电源 以免长期使用电流过大而烧坏线圈 5 要注意的就是它打每个点的间隔时间是0 02秒 但是我们通常是每五个点作为一个计数点 这样就使每两个点的时间间隔变成了0 1秒 所以我们做题的时候一定要看清楚 题型一 仪器设备的使用情况分析 一同学在用打点计时器做 测匀变速直线运动加速度 的实验时 纸带上打出的不是圆点 而是如下图所示的一些短线 这可能是因为 A 打点计时器错接在直流电源上B 电源电压不稳定C 电源的频率不稳定D 打点针压得过紧 解析 当打点计时器的打点针与复写纸处的距离过大时 这时打点针可能够不着复写纸片 我们可能看到时有时无的点痕 也可能完全没有点痕 当打点针距离复写纸片间隙过小时 每一个打点周期就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上 这样就变成了一段一段的小线段 所以在使用打点计时器前要检查一下打点针到复写纸的距离是否适中 否则就要做适当的调整 答案 D 题型训练 1 某同学在用打点计时器做测定匀变速直线运动的实验中 其开始时的装置如下图所示 其中错误与不妥之处 请把它找出来 答案 电磁打点计时器接直流电源 初始时 小车离定滑轮太近 说明 由于末涉及验证牛顿第二定律的问题 故平衡摩擦及沙桶的质量远小于小车的质量没有必要答 题型二 应用纸带求加速度和瞬时速度 在研究匀变速直线运动的实验中 如下图所示为一条记录小车运动情况的纸带 图中A B C D E为相邻的计数点 相邻计数点间的时间间隔为T 0 1s 1 根据 可以判定小球做 运动 2 可根据公式 计算各点瞬时速度 实际计算得到vB m s vC m s vD m s 3 在下图所示坐标中作出小车的v t图线 并根据图线求出a 4 将图线延长与纵轴相交 交点的速度是 此速度的物理意义是 答案 1 s 恒量匀变速直线 0 875 1 23 1 58 1 93 3 如右图所示3 50m s2 4 v 0 53m s此速度即为A点的速度vA 题型训练 2 在做 研究匀变速直线运动 的实验中 1 实验室提供了以下器材 打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 交流电源 弹簧测力计 其中在本实验中不需要的一件器材是 2 如图所示 某同学由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点的时间间隔为T 0 10s 其中s1 7 05cm s2 7 68cm s3 8 33cm s4 8 95cm s5 9 61cm s6 10 26cm 则打点计时器打下D点时小车的瞬时速度vD m s 3 小车的加速度a m s2 答案 1 弹簧测力计 2 0 864 3 0 64 或0 640 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全