時(shí)　實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1時(shí)實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)驗(yàn)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況2測(cè)出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度第1頁(yè)/共37頁(yè) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第1213頁(yè))第2頁(yè)/共37頁(yè)一、實(shí)驗(yàn)原理1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是46 V，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)2若紙帶上相鄰點(diǎn)間的位移差sn1sn0，則物體做勻速運(yùn)動(dòng)若sn1snC(非零常數(shù))，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)第3頁(yè)/共37頁(yè)第4頁(yè)/共37頁(yè)二、實(shí)驗(yàn)器材電磁或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

2、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，紙帶，小車，細(xì)繩，鉤碼，刻度尺，導(dǎo)線，電源，復(fù)寫紙三、實(shí)驗(yàn)步驟1如圖，把一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路第5頁(yè)/共37頁(yè)2把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，并在細(xì)繩的另一端掛上合適的鉤碼，放手后小車能在木板上平穩(wěn)地加速滑行將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面3把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次4選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，確定計(jì)數(shù)點(diǎn)并標(biāo)記為了測(cè)量方便和減少誤差，通常不用

3、每打一次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，而用每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位，就是T0.02 s50.1 s在選好的開始點(diǎn)下標(biāo)明0，在第六點(diǎn)下面標(biāo)明1，在第十一點(diǎn)下面標(biāo)明2，在第十六點(diǎn)下面標(biāo)明3點(diǎn)0、1、2、3叫做計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖所示，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別是s1、s2、s3第6頁(yè)/共37頁(yè)5用毫米刻度尺測(cè)量s1、s2、s3的長(zhǎng)度，并記錄測(cè)量結(jié)果6根據(jù)測(cè)量結(jié)果，利用“實(shí)驗(yàn)原理”中給出的公式算出加速度并求出平均值四、注意事項(xiàng)1應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放小車2釋放小車時(shí)應(yīng)將小車放在離定滑輪稍遠(yuǎn)且靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，以便在紙帶上打出足夠多的點(diǎn)3每當(dāng)小車到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，都要提前用手將小車按住，以免

4、它和定滑輪碰撞并跌落在地面上第7頁(yè)/共37頁(yè)4每次更換新紙帶，都要隨時(shí)斷開電源，并將復(fù)寫紙的定位軸前后移動(dòng)一下，使振針打在復(fù)寫紙的不同圓周上，以保證打出清晰的點(diǎn)5要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼6小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長(zhǎng)度的測(cè)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7不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測(cè)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第8頁(yè)/共37頁(yè)五、誤差分析1紙帶上各點(diǎn)間距的測(cè)量誤差2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)不穩(wěn)定引起計(jì)時(shí)誤差3各種阻力，如限位孔、復(fù)寫紙、振針與紙帶的摩擦力變化等第9頁(yè)/共37頁(yè) (對(duì)應(yīng)

5、學(xué)生用書第1314頁(yè))第10頁(yè)/共37頁(yè)基本實(shí)驗(yàn)原理和步驟的考查【例1】 在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法不能有助于減少實(shí)驗(yàn)誤差的是()A選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C舍去紙帶上開始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)第11頁(yè)/共37頁(yè)解析：選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)可以讓用于測(cè)量和計(jì)算的點(diǎn)間的間隔適當(dāng)增大，這樣做可以使相對(duì)誤差較小，因此A正確；在實(shí)驗(yàn)中，如果小車運(yùn)動(dòng)的加速度過(guò)小，打出的點(diǎn)很密，長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差較大，測(cè)量準(zhǔn)確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，而使小車加速度增大的常見方法是適

6、當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)，以增大拉力，故B錯(cuò)，D對(duì)；為了減少長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，舍去紙帶上過(guò)于密集、甚至分辨不清的點(diǎn)，因此C項(xiàng)正確答案：B.第12頁(yè)/共37頁(yè)本題考查完善實(shí)驗(yàn)原理、減少實(shí)驗(yàn)誤差的方法，要做好該類題型，需要理解實(shí)驗(yàn)原理，規(guī)范操作步驟第13頁(yè)/共37頁(yè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例2】 (2010年福建寧德模擬)(12分)在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G 7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中沒(méi)有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T0.02 s的低壓交流電源他經(jīng)過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、D、

7、E、F各點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，記錄在下面的表格中對(duì)應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(ms1)0.1220.1640.2050.2500.289第14頁(yè)/共37頁(yè)(1)計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的公式為vF_；(2)根據(jù)紙帶上所標(biāo)的數(shù)據(jù)，求得小車的加速度的公式a_；(3)根據(jù)上面得到的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t0時(shí)刻，在圖的坐標(biāo)紙上作出小車的速度隨時(shí)間變化的vt圖線；(4)由vt圖線求得小車的加速度a_ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)第15頁(yè)/共37頁(yè)規(guī)范解答：(1)vFEG.(2分)(2)s1d1，s2d2d1，s3d3d2，s4d4d3，s5d5d4，s6d6d5，利用逐差法：T5T0.1 s

8、s4s13a1T2，s5s23a2T2，s6s33a3T2(3分)求平均值：a.(1分)第16頁(yè)/共37頁(yè) (3)如圖所示：(3分)(4)由圖象知：斜率k0.42.即a0.42 m/s2.(3分)第17頁(yè)/共37頁(yè)(1)數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度；充分應(yīng)用數(shù)據(jù)，逐差法；在vt圖象中，傾斜直線斜率大小等于加速度大小(2)無(wú)論使用平均值法、作圖法還是逐差法，其原則都是盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差第18頁(yè)/共37頁(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)【例3】 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車，牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源的頻率是50 Hz，由紙帶上打出的某一點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)剪下一段紙帶

9、如圖所示，每一小段紙帶的一端與x軸相重合，其左邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標(biāo)系中(1)仔細(xì)研究圖象，找出小車在相鄰時(shí)間內(nèi)位移存在的關(guān)系(2)設(shè)t0.1 s，請(qǐng)你在xOy坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)捷的方法作出能表示vt關(guān)系的圖線(3)根據(jù)圖象求其加速度大小第19頁(yè)/共37頁(yè)解析：(1)由題圖中所標(biāo)紙帶每段位移關(guān)系，可知在相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等本題考慮誤差原因后，可近似認(rèn)為y8.0 cm. 第20頁(yè)/共37頁(yè)(3)利用圖象求斜率或用yaT2均可以求得小車加速度a8.0 m/s2.答案：見解析第21頁(yè)/共37頁(yè)新課標(biāo)更加注意對(duì)實(shí)驗(yàn)思想、方法的理解和應(yīng)用本題巧妙利用了“等效替代”的方法，將yx圖象轉(zhuǎn)化為vt圖象

10、，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的靈活性，凸現(xiàn)對(duì)遷移能力的考查第22頁(yè)/共37頁(yè)【例題】 在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用電源頻率為50 Hz，取下一段紙帶研究，如圖所示，設(shè)0點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)的起點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與起始點(diǎn)間的距離s1_ cm，計(jì)算此紙帶的加速度大小a_ m/s2；物體經(jīng)第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速率為v3_ m/s.答案：331.05第23頁(yè)/共37頁(yè) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第14頁(yè))第24頁(yè)/共37頁(yè)(2010年重慶卷，22(1)某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f50 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

11、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：sA16.6 mm，sB126.5 mm，sD624.5 mm.若無(wú)法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_ s；打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為_ m/s(取2位有效數(shù)字)；物體的加速度大小為_(用sA、sB、sD和f表示)第25頁(yè)/共37頁(yè)第26頁(yè)/共37頁(yè)本題考查了利用紙帶研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的數(shù)據(jù)處理掌握實(shí)驗(yàn)原理及逐差法是解題的關(guān)鍵第27頁(yè)/共37頁(yè)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第213頁(yè))第28頁(yè)/共37頁(yè)【測(cè)控導(dǎo)航】 考點(diǎn)題號(hào)1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用12.實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理2、33.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)4第29頁(yè)

12、/共37頁(yè)1一位同學(xué)在用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，紙帶上打出的不是圓點(diǎn)而是如圖所示的一些短線，這可能是因?yàn)?D)A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上B電源電壓不穩(wěn)定C電源的頻率不穩(wěn)定D振針壓得過(guò)緊解析：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針與復(fù)寫紙片的距離過(guò)大時(shí)，這時(shí)振針可能夠不著復(fù)寫紙片，我們可能看到時(shí)有時(shí)無(wú)的點(diǎn)痕，也可能完全沒(méi)有點(diǎn)痕當(dāng)振針距離復(fù)寫紙片間隙過(guò)小時(shí)，每一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)振針就會(huì)有較長(zhǎng)一段時(shí)間接觸并擠壓在復(fù)寫紙片上，這樣就變成了一段一段的小線段故D正確第30頁(yè)/共37頁(yè)2(2010年福建質(zhì)檢)在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔

13、均為0.1 s，測(cè)得A到B和B到C的距離分別為5.60 cm和7.82 cm，則物體的加速度大小為_m/s2，B點(diǎn)的速度大小為_m/s.答案：2.220.671第31頁(yè)/共37頁(yè)3(2010年廣東卷)如圖是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距s_；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是_(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：0.02 s0.70 cm(0.680.72 cm均可)0.100 m/s第32頁(yè)/共37頁(yè)4(創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))(2010年福建師大附中模

14、擬)伽利略在兩種新科學(xué)的對(duì)話一書中，討論了自由落體運(yùn)動(dòng)和物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，提出了這樣的猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)他還運(yùn)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其猜想某校物理興趣小組依據(jù)伽利略描述的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從不同高度由靜止沿斜面下滑，并同時(shí)打開裝置中的閥門，使水箱中的水流到量筒中；當(dāng)滑塊碰到擋板的同時(shí)關(guān)閉閥門(整個(gè)過(guò)程中水流可視為均勻穩(wěn)定的)該實(shí)驗(yàn)探究方案是利用量筒中收集的水量來(lái)測(cè)量_的第33頁(yè)/共37頁(yè) (2)下表是該小組測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)，其中s為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放后沿斜面下滑的距離，V為相應(yīng)過(guò)程量筒收集的水量分析表中數(shù)據(jù)，根據(jù)_，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論.次數(shù)1234567s(m)4.53.93.02.11.50.90.3V(mL)908472625