2019版高考物理一轮复习 实验一 研究匀变速直线运动课件.ppt

实验一 研究匀变速直线运动 1 实验原理 研究物体做匀变速直线运动 最基本的是测出位移和时间的关系 运用匀变速直线运动的规律 对纸带数据进行处理 2 器材与装置 打点计时器 刻度尺 1 器材 小车 细绳 钩码 一端附有定滑轮的长木板 电源 导线 纸带 复写纸片 2 装置 按图S1 1所示安装实验仪器 让带有纸带的小车 在重物的拉动下运动 分析实验所得的纸带 图S1 1 3 仪器安装 1 把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没有滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下边挂上合适的钩码 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面 实验装置如图S1 1所示 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 4 测量与记录 接通电源 放开小车 1 把小车停在靠近打点计时器处 先 后 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 换上新纸带 重复三次 2 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 从后边便于测量的点开始确定计数点 为了计算方便和减小误差 通常用连续打点五次的时间作为时间单位 正确使用刻度尺测量每相邻两个计数点间的距离 并填入设计的表格中 3 利用某一段时间的 等于这段时间中间时刻 平均速度 的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度 4 增减所挂钩码数 再重复实验两次 5 速度 加速度的求解方法 图S1 2 aT2 2 平均速度法 求速度 得到如图S1 3所示的纸带 相邻两点的时间间隔为T 第n点的瞬时速度为vn 即vn 图S1 3 3 图象法 求加速度 即由 平均速度法 求出多个点的速度 画出如图S1 4所示的v t图象 直线的斜率即为加速度 图S1 4 1 开始时要把小车停在打点计时器处 再让小车运动 以 便在纸带上打下足够的点 2 先接通电源再放开小车 3 选择点迹清晰的纸带 在纸带上选择点间间隔较大的一 段内的点作为计数点 并做好标记供分析用 4 将纸带平放在水平桌面上 用刻度尺测量任一计数点到 基准点间的距离并做好记录 分段测量会增大误差 5 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度测量误差 一 般能在约50cm的纸带上清楚取7 8个计数点为宜 6 纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦 考点1 实验原理与操作 典题1 2016年天津卷 某同学利用如图S1 5所示装置研究小车的匀变速直线运动 图S1 5 1 实验中 必要的措施是 A 细线必须与长木板平行B 先接通电源再释放小车 C 小车的质量远大于钩码的质量D 平衡小车与长木板间的摩擦力 2 他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上 得到一条纸带 打出的部分计数点如图S1 6所示 每相邻两个计数点间还有4个点 图中未画出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 则小车的加速度a m s2 要求充分利用测量的数据 打点计时器在打B点时小车的速度vB m s 计算结果保留2位有效数字 图S1 6 解析 1 实验时细线必须与长木板平行 否则小车不做匀变速直线运动 A正确 实验开始时要先接通电源 待打点稳定后再释放小车 B正确 此实验中只需保证小车做匀加速运动 不用考虑小车与钩码的质量关系及平衡摩擦力的问题 C D错误 答案 1 AB 2 0 800 40 考点2 数据处理与误差分析 1 数据处理的方法有 1 公式法 2 图象法 2 实验误差分析 本实验参与计算的量有计数点间距和打点周期 因此误差主要来源于相邻两计数点之间距离的测量和电源频率的不稳定性 1 交流电源的频率变化引起误差交流电源的频率出现波动时 打点周期会随之变化 频率升高时 打点周期减小 由于计算时仍按照原打点周期值 各点 2 位移的测量引起误差如果各计数点间的位移较小或相邻计数点之间的位移之差较小 位移测量的相对误差就会较大 从而导致速度和加速度的测量误差较大 典题2 如图S1 7所示 是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出 打点计时器打点的频率f 50Hz 其中x1 7 05cm x2 7 68cm x3 8 33cm x4 8 95cm x5 9 61cm x6 10 26cm 图S1 7 1 下表列出了打点计时器打下B C F时小车的瞬时速度 请在表中填入打点计时器打下D E两点时小车的瞬时速度 计算结果保留3位有效数字 2 以A点为计时起点 在坐标图S1 8中画出小车的速度 时间图线 图S1 8 3 根据你画出的小车的速度 时间图线计算出小车的加速 度a m s2 计算结果保留2位有效数字 4 如果当时电网中交变电流的频率是f 49Hz 而做实验的同学并不知道 由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏 填 大 或 小 答案 1 0 8640 928 2 如图D1所示 3 0 64 4 大图D1 方法技巧 1 利用图象处理数据的方法 1 根据表中数据在v t坐标系中准确描出各点 2 用直线将各点连接起来 不在直线上的点尽量对称地分 布在直线两侧 3 注意图象是否过原点 2 利用图象求解加速度的方法 1 v t图象的斜率即为物体的加速度 2 为使结果更精确 应选两距离较远 读数较准确的两点 1 实验器材的创新 1 利用光电门 光电门与计时器相连可以测出遮光片通过光电门的时间 速度 两光电门同时与计时器相连 可测出滑块在两光电门间运动的时间 相对打点计时器 光电门对滑块运动无影响 测量结果精度更高 2 利用频闪照片和滴水法频闪照片和滴水法记录了物体经过相等的时间运动的位移 其数据处理的方法与纸带的处理完全一样 2 实验原理的创新 滑块在斜面上做匀加速直线运动 因滑块释放位置固定 如图S1 9所示滑块经过光电门乙的瞬时速度vt不变 故由光电门乙向上的逆运动为匀减 合此式可求加速度a 图S1 9 3 数据处理方法的创新 考向1 利用滴水法测定匀变速直线运动的加速度和速度 典题3 2017年新课标 卷 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动 用自制 滴水计时器 计量时间 实验前 将该计时器固定在小车旁 如图S1 10甲所示 实验时 保持桌面水平 用手轻推一下小车 在小车运动过程中 滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴 图乙记录了桌面上连续的6个水滴的位置 已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴 甲 乙 图S1 10 1 由图乙可知 小车在桌面上是 填 从右向 左 或 从左向右 运动的 2 该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动 小车运动到图乙中A点位置时的速度大小为 m s 加速度大小为 m s2 计算结果均保留2位有效数字 s s 所以A点位 解析 1 小车在阻力的作用下 做减速运动 由图乙知 从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小 所以小车在桌面上是从右向左运动 2 已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴 所以相邻两水滴间的时间间隔为 t 3045 23 置的速度为 vA 0 117 0 1332 t m s 0 19m s 根据逐差法可 求加速度 x4 x5 x1 x2 6a t 2 解得a 0 038m s2 答案 1 从右向左 2 0 190 038 考向2 利用频闪照片测定匀变速直线运动的加速度和速度 典题4 2017年广东茂名高三质检 如图S1 11所示是某同学研究小球下落时的频闪照片 频闪仪每隔0 1s闪光一次并进行拍照 照片中小球静止时在位置1 某时刻释放小球 下落中的小球各位置与位置1的距离如图中所标的数据 单位 cm 实验过程并没有错误 但该同学发现图中数据存在以下问题 和位置2的距离为1 23cm 比4 90cm小很多 你对此问题的 解释是 下落中小球在位置3的速度为 m s 小球做自由落体运动的加速度为 m s2 计算结果保留3位有效数字 图S1 11 答案 小球在位置2时下落的时间小于0 1s 1 47 9 80 考向3 利用光电门测定匀变速直线运动的加速度和速度 典题5 2017年甘肃张掖第一次诊断 物理小组的同学用如图S1 12所示的实验器材测定重力加速度 实验器材有底座 带有标尺的竖直杆 光电门1和光电门2组成的光电计时器 其中光电门1更靠近小球释放点 小球释放器 可使小球无初速释放 网兜 实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t 并从竖直杆上读出两光电门间的距离h 图S1 12 图S1 13 1 使用游标卡尺测量小球的直径如图S1 13所示 则小球的直径为 cm 2 改变光电门1的位置 保持光电门2的位置不变 小球经过光电门2的速度为v 不考虑空气阻力 小球的加速度为重力加速度g 则h t g v四个物理量之间的关系为h 根据图线可求出重力加速度的大小为 解析 1 小球的直径为d 11mm 16 0 05mm 11 80mm 1 180cm