高中物理1.4實(shí)驗(yàn)：研究勻速直線運(yùn)動基礎(chǔ).pptVIP

實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器，并學(xué)會用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動。 2.掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法。 3.會利用紙帶測定物體做勻變速直線運(yùn)動的加速度。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用 通過打點(diǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能的儀器，若所用交流電源頻率為50 Hz，則每隔0.02 s打一次點(diǎn)。 (2)工作條件電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：4 V6 V交流電源 電火花計(jì)時(shí)器：220 V交流電源 (3)紙帶上點(diǎn)的意義 表示和紙帶相連的物體在不同時(shí)刻的位置。 通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間隔，可以判斷物體的運(yùn)動狀況。,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如圖， 在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便 上下振動起來，位于振片一端的振針 也跟著上下振動而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)。,電火花計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造如圖所示， 利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示 點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為220 V交 流電，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動紙帶上就打出系列點(diǎn)跡。,(4)兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,(3)由紙帶求物體在打下某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法：vn=(xn+xn+1)/(2T)，即 時(shí)間2T內(nèi)的平均速度等于該 段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度， 如圖所示。,2.勻變速直線運(yùn)動的特點(diǎn) (1)物體做勻變速直線運(yùn)動時(shí)，若加速度為a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)發(fā)生的位移依次為x1，x2，x3,xn，則有：x2-x1=x3-x2=xn-xn-1=aT2，即任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等?？梢砸罁?jù)這個(gè)特點(diǎn)，判斷一個(gè)物體是否做勻變速直線運(yùn)動。 (2)勻變速直線運(yùn)動的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。,(1)逐差法 設(shè)相鄰相同時(shí)間(T)內(nèi)的位移分別為x1,x2，,xn,則：x2-x1=x3-x2= x4-x3=xn-xn-1=aT2， x4-x1=3a1T2, x5-x2=3a2T2， x6-x3=3a3T2， 得加速度為：,(2)圖象法 以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，然后利用vn=xn+xn+1/(2T)求出打各點(diǎn)時(shí)的速度，描點(diǎn)得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖所示。,3.由紙帶求物體加速度的方法,2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面。 3.把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。,三、實(shí)驗(yàn)器材 電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。,四、實(shí)驗(yàn)過程,1.如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出底面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。,4.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn)，并標(biāo)明0，1，2，3，4，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中。),5.利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1，2，3，4，5的瞬時(shí)速度，填入上面的表格中。 6.計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1，x2，x3，用逐差法求出加速度，最后求其平均值，填入上面的表格中。(也可由上個(gè)步驟中求出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度，作出v-t圖象，根據(jù)圖象的斜率來求加速度a)。 7.增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)。 8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理好實(shí)驗(yàn)器材。,五、注意事項(xiàng) 1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。 2.要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。 3.小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出78個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 4.紙帶運(yùn)動時(shí)盡量不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。 5.要先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再放開小車；放開小車時(shí)，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以充分利用紙帶的長度。 6.不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。 六、誤差分析 本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來源于x和T。 1.由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測量不夠精確而使a的測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。 2.市電的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。,考點(diǎn)1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、原理、使用,【例1】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓_ V 以下,當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí),它每隔_s打一次點(diǎn)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng) 穿過_，復(fù)寫紙應(yīng)套在_上，并要放在紙帶的_面；應(yīng)把_ 電源用導(dǎo)線接在_上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先_，再讓紙帶運(yùn)動。,正確掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、工作原理、使用方法等是做出正確判斷的關(guān)鍵。,【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測量時(shí)間的儀器，使用6 V以下的低壓交流電源，它每隔一個(gè)周期打一個(gè)點(diǎn)，因此紙帶上的兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為交流電的周期，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，打點(diǎn)時(shí)要先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動。,低壓交流,6,0.02,限位孔,定位軸,上,低壓交流,接線柱,接通電源,使用電火花計(jì)時(shí)器來分析物體運(yùn)動情況的實(shí)驗(yàn)中： (1)在如下基本步驟中，正確的排列順序?yàn)開。 A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上 B.安好紙帶 C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動 D.接通220 V交流電源 E.按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn) (2)在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在 _上，還要檢查_是否夾在兩條紙帶之 間。,A B D E C,紙盤軸,墨粉紙盤,考點(diǎn)2 實(shí)驗(yàn)操作技巧,【例2】在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步 驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(遺漏步驟可編上序號G、H) _ _。 A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶，再接通電源 B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電源 C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面吊著適當(dāng)重的鉤碼 D.取下紙帶 E.將平板一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運(yùn)動 F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 將以上步驟完善,并按合理順序填寫在橫線上。 _。,A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶。D中應(yīng)先斷開電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器停止工作。應(yīng)補(bǔ)充G，換上紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,B F E C A D G,實(shí)驗(yàn)操作的技巧： (1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 (2)應(yīng)該先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。 (3)小車另一端所掛的鉤碼的個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免加速度過大而使紙帶上 打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，使各段位移無較大區(qū)別，加速度大小以能在 約50cm的紙帶上清楚地取出78個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。 (4)應(yīng)選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì) 數(shù)點(diǎn)和計(jì)時(shí)點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒。 (5)紙帶運(yùn)動時(shí)，要減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間的摩擦。 (6)要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。 (7)要在小車到達(dá)滑輪前，用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉 在地上或撞壞滑輪。,某同學(xué)用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的 運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)步驟如下： a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。 b.接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下 運(yùn)動，重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶。 舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測量的點(diǎn)開始，每兩個(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù) 點(diǎn)，如圖中0、1、26。 c.測量1、2、36計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：x1、x2、x3x6。 d.通過測量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運(yùn)動。 e.分別計(jì)算出x1、x2、x3x6與對應(yīng)時(shí)間的比值x1/t1、x2/t2、x3/t3x6/t6。 f.以x/t為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出x/t與對應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫出x/t-t圖線。,(2)將最小刻度為1 mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位 置如圖所示，則x2=_ cm，x5=_ cm。 (3)該同學(xué)在圖中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐 標(biāo)點(diǎn)，請你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐 標(biāo)點(diǎn)，并畫出x/t-t圖線。 (4)根據(jù)x/t-t圖判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車的速度v0=_ m/s；它在斜面上運(yùn)動的加速度a= _m/s2。,結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(wù)： (1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外， 在下面的儀器和器材中，必須使用的有_和_。(填選項(xiàng)代號) A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 F.重錘,【答案】(1)A C (2) 2.98(2.972.99均可) 13.20(13.1913.21均可) (3)見解析圖 (4)0.18(0.160.20均可) 4.80(4.505.10均可),考點(diǎn)3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,【例3】某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量做勻加速直線運(yùn)動的物體的加 速度，電源頻率f=50 Hz。在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)， 每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。因保存不當(dāng)，紙帶被污染。如圖 所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀 出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：xA=16.6 mm、xB=126.5 mm、 xD=624.5 mm。,若無法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知： (1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_s； (2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為_m/s(取2位有效數(shù)字)； (3)物體的加速度大小為_(用xA、xB、xD和f表示)。,【答案】(1)0.1 (2)2.5 (3)(xD-3xB+2xA)f2/75,【解析】(1)因?yàn)椤懊扛?個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.02 s5=0.1 s； (2)打C點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于以C點(diǎn)為中間時(shí)刻的BD段的平均速度。 所以 m/s (3)T5T=5/f xAB=xB-xA xAD=xD-xA xAB=vAT+(1/2)aT2 xAD=vA3T+(1/2)a(3T)2 聯(lián)立以上各式可解得 a=(xD-3xB+2xA)f2/75。,某同學(xué)在“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10 s。 (1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)