實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)課件

實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)用打點(diǎn)紙帶研究小車的運(yùn)動(dòng)情況．2．會(huì)利用打點(diǎn)紙帶求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度、加速度．3．能畫出小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，根據(jù)圖象求加速度．基礎(chǔ)要點(diǎn)整合【實(shí)驗(yàn)原理】1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)．2．處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)．計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)，要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的．3．判斷物體的運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法(1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且Δx＝aT2.(2)利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象．若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時(shí)間均勻變化，即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．【實(shí)驗(yàn)器材】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源．【實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1．把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路．2．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與木板平行．實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)Ⅰ－2所示，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行．3．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源后，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的點(diǎn)，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)三次．4．從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)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(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，并記錄填入表中.位置編號(hào)n012345時(shí)間t/s0x/m0v/(m·s－1)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．增減所掛鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)．二、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v－t圖象(1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖實(shí)Ⅰ－3所示，可以看到，對(duì)于每次實(shí)驗(yàn)，描出的幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線上．(2)作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落在這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v－t圖象，它是一條傾斜的直線．(1)直接分析圖象的特點(diǎn)得出．小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖實(shí)Ⅰ－4所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt，速度也會(huì)增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化．2．由實(shí)驗(yàn)得出的v－t圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律有兩條途徑進(jìn)行分析：(2)既然小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt＋b，所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化．【注意事項(xiàng)】1．交流電源的電壓及頻率要符合要求．2．開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．3．先接通電源，計(jì)時(shí)器正常工作后，再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開電源．4．牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大．加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜．5．要多測(cè)幾組，盡量減小誤差．［例1］在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了能夠較準(zhǔn)確地測(cè)出加速度，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：________.A．把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C．再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車考點(diǎn)核心突破考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作D．把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面E．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通直流電源后，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的點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)三次F．從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)，并把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位．在選好的開始點(diǎn)下面記作0，往后第六個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1，依此標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6，并測(cè)算出相鄰兩點(diǎn)間的距離[解析]

在實(shí)驗(yàn)中盡可能地保證小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運(yùn)動(dòng)情況，既要減小運(yùn)動(dòng)誤差也要減小紙帶的分析誤差．其中E項(xiàng)中的電源應(yīng)采用交流電源，而不是直流電源．[答案]

ABCDFG［例2］在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：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、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測(cè)力計(jì)．其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是________．(2)如圖實(shí)Ⅰ－5所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝0.02s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm.考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度.位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8010.994(3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在坐標(biāo)圖(圖實(shí)Ⅰ－6)中畫出小車的速度—時(shí)間關(guān)系圖線．(4)根據(jù)你畫出的小車的速度—時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算出的小車的加速度大小a＝________m/s2.(3)小車的速度—時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示．[答案]

(1)彈簧測(cè)力計(jì)(2)0.864

0.928

(3)見解析圖(4)(0.64±0.01)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)［例3］光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖實(shí)Ⅰ－7甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來．現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示．(1)滑塊的寬度d＝________cm.(2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是通過光電門1和2時(shí)的________，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將________的寬度減小一些．[答案]

(1)1.010

(2)1.0

2.5

(3)平均速度滑塊［例4］利用圖實(shí)Ⅰ－8所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度．一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng)．當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示．s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m·s－1)1.711.621.551.451.341.22三、實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用物塊帶動(dòng)小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因受軌道等各方面的影響，致使小車加速度不恒定，即小車不真正做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若采用如圖實(shí)Ⅰ－10所示裝置則可避免，將包有白紙的總質(zhì)量