測定勻變速直線運(yùn)動的加速度(教案)

1、明創(chuàng)實(shí)教育29000001高一物理 實(shí)驗(yàn) 測定勻變速直線運(yùn)動的加速度 編寫：鄭忠文PAGE 測定勻變速直線運(yùn)動的加速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪苁炀毷褂么螯c(diǎn)計時器操作本實(shí)驗(yàn) 2.會用圖像法處理紙帶數(shù)據(jù)，并計算出加速度實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計時器、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端帶有滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示，把一端裝有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路(2)把細(xì)繩拴在小車上，并在另一端掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使之跨過定滑輪，調(diào)整裝置，使小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行(3)把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并將其一端固定在小車的后面(4

2、)把小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動于是，打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次數(shù)據(jù)處理的方法1選取紙帶、確定計數(shù)點(diǎn)并進(jìn)行測量(1)在三條紙帶中選擇一條最清晰的紙帶(2)為了便于測量，一般舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)跡，找一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作計時起點(diǎn)(0點(diǎn))(3)每5個點(diǎn)(相隔0.1 s)取1個計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量(如下圖所示，相鄰兩點(diǎn)中間還有4個點(diǎn)未畫出)2.瞬時速度的計算瞬時速度的求解方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段時間內(nèi)某一時刻的瞬時速度，即vn=。圖中第四個點(diǎn)的瞬時速度v4=,其中x35表示第三個點(diǎn)到第五個點(diǎn)的距離，T=0.5s

3、。設(shè)計表格，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)位置編號012345時間t/s00.10.20.30.40.5x/mv/(ms1)3.求小車的加速度用逐差法求加速度以取六個時間間隔為例：由x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2得 a1=， a2=， a3=, 加速度的平均值為:a=( a1+ a2+ a3)= (+)=( x4+ x5+ x6) (x1+ x2+ x3)用逐差法求加速度的好處是各個數(shù)據(jù)都得到了利用，達(dá)到正負(fù)偶然誤差充分抵消的作用，使計算結(jié)果更接近真實(shí)值。(2)用vt圖象求加速度在坐標(biāo)紙上，以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，如右圖所示，通過觀察、

4、思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點(diǎn)的分布趨向，用一條平滑的曲線(包括直線)連接這些點(diǎn)，并盡量讓多數(shù)點(diǎn)落在曲線上(或直線)上，不在曲線(或直線)上的點(diǎn)應(yīng)分布在曲線(或直線)兩側(cè)，且兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同注意：在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，坐標(biāo)軸單位長度的選取要合適，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上(3)分析vt圖象，小車運(yùn)動的加速度數(shù)值上等于vt圖線的斜率，應(yīng)注意其斜率等于v/t，不能由tan求加速度注意事項：1開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器2應(yīng)該是先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車3取下紙帶前，先斷開電源4如打出的點(diǎn)較輕或是短線時，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度5選擇一條理想的紙帶，是指紙

5、帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒6每打好一條紙帶，將定位軸上的復(fù)寫紙換個位置，以保證打點(diǎn)清晰7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)一量出各計數(shù)點(diǎn)到計數(shù)起點(diǎn)O之間的距離)讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位8要區(qū)分打點(diǎn)計時器打出的計時點(diǎn)和人為選取的計數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，即時間間隔為T0.025 s0.1 s.9在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)誤差分析：1使用電磁打點(diǎn)計時器測物體的運(yùn)動速度，多處摩擦?xí)绊懳矬w的運(yùn)動，如紙帶與振針間的摩擦、紙帶與限位孔間的摩擦使用電火花

6、計時器就可較好地避免這些摩擦2所使用的電源頻率不穩(wěn)定，導(dǎo)致計時誤差3紙帶上計數(shù)點(diǎn)間距離的測量帶來偶然誤差4長木板各處的粗糙程度并非完全相同5用作圖法，作出的vt圖線并非是一條直線例題講解：題型一：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題例題1在測定小車加速度的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是(BC)A電磁打點(diǎn)計時器使用的可以是直流電源，也可以是交流電源B實(shí)驗(yàn)時應(yīng)使紙帶從復(fù)寫紙的下方穿過C實(shí)驗(yàn)時要先接通電源后放開紙帶D開始打點(diǎn)前，小車應(yīng)離打點(diǎn)計時器遠(yuǎn)一些反思總結(jié)：選擇器材及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)特別注意下列問題：(1)明確打點(diǎn)計時器對電源的要求交流電源(2)保證所打第一個點(diǎn)速度為零的方法先通電，后放開小車(3)要防止鉤碼落地和小車跟滑輪

7、相撞，當(dāng)小車到達(dá)滑輪前要及時用手按住它題型二：根據(jù)紙帶判斷物體的運(yùn)動情況例題2. 某同學(xué)利用打點(diǎn)計時器探究小車速度隨時間變化的關(guān)系，所用交流電的頻率為50 Hz，下圖為某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7為計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有3個打點(diǎn)未畫出從紙帶上測出x13.20 cm，x24.74 cm，x36.40 cm，x48.02 cm，x59.64 cm，x611.28 cm，x712.84 cm.(1)請通過計算，在下表空格內(nèi)填入合適的數(shù)據(jù)(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；計數(shù)點(diǎn)123456各計數(shù)點(diǎn)的速度/(ms1)0.500.700.901.101.51(2)根據(jù)表

8、中數(shù)據(jù)，在所給的坐標(biāo)系中作出vt圖象(以0計數(shù)點(diǎn)作為計時起點(diǎn))；由圖象可得，小車運(yùn)動的加速度大小為_m/s2 答案：v5=1.31m/s, a=2.5m/s2反思總結(jié)：判斷物體運(yùn)動情況的方法是：(1)直接由紙帶上打的點(diǎn)的疏密程度粗略判斷(2)先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判斷(3)用 vn=計算一段位移x上某點(diǎn)的瞬時速度利用所畫出的vt圖線，直觀地判斷題型三：根據(jù)紙帶求勻變速運(yùn)動的加速度例題3. 某同學(xué)在測定勻變速直線運(yùn)動的加速度實(shí)驗(yàn)中，獲得一條點(diǎn)跡清楚的紙帶，如下圖所示，已知打點(diǎn)計時器每隔0.02 s打一個計時點(diǎn)，該同學(xué)選擇 A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(diǎn)，對計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量的結(jié)果

9、記錄在下圖中，單位是cm.(1)試計算在打下B、C、D、E各點(diǎn)時小車的瞬時速度vB、vC、vD、vE各多大？(2)計算小車的加速度為多大？答案：(1)vB=0.145m/s, vC=0.495m/s, vD =0.575m/s, vE=0.658m/s (2)畫vt圖象時以A點(diǎn)為計時起點(diǎn)在圖中描出B、C、D、E各點(diǎn)，過這些點(diǎn)作出一條線由圖線可得a2.0 m/s2.隨堂演練1在“使用打點(diǎn)計時器測加速度”的實(shí)驗(yàn)中，除電源、紙帶外，還需選用的儀器是 (BD)A停表 B刻度尺 C速度計 D打點(diǎn)計時器2如下圖所示是同一打點(diǎn)計時器打出的4條紙帶，哪條紙帶的加速度最大 ( A )3在實(shí)驗(yàn)中，得到紙帶如下圖所

10、示，圖中的點(diǎn)為計數(shù)點(diǎn)，在每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出，則小車運(yùn)動的加速度為(單位：m/s2) ( B )A0.2 B2.0 C20.0 D200.04(2010年寧波高一檢測)打點(diǎn)計時器是高中物理中重要的物理實(shí)驗(yàn)儀器，下圖中甲、乙兩種打點(diǎn)計時器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的，請回答下面的問題(1)甲圖是_打點(diǎn)計時器，電源采用的是_(2)乙圖是_打點(diǎn)計時器，電源采用的是_(3)在某次實(shí)驗(yàn)中，物體拖動紙帶做勻加速直線運(yùn)動，打點(diǎn)計時器所用的電源頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如圖所示，紙帶上每相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有4個點(diǎn)未畫出按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計數(shù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中用直尺量出各計數(shù)

11、點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示(單位：cm)在計數(shù)點(diǎn)1所代表的時刻，紙帶運(yùn)動的瞬時速度為v1_m/s，物體的加速度a_m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)該同學(xué)在測量的時候沒有將計數(shù)點(diǎn)5的數(shù)值記錄下來，根據(jù)前面的數(shù)值可以推算出計數(shù)點(diǎn)5到0點(diǎn)的距離為_cm.【答案】(1)電磁低壓交流電4 V6 V(2)電火花交流220 V(3) 0.180.7514.505在“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作步驟，試找出其中的錯誤和遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號G)A拉住紙帶，將小車移到靠近打點(diǎn)計時器的一端后，放開紙帶，再接通電源B將打點(diǎn)計時器固定在長木板無滑輪一端，并接好電路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