高中物理必修《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律》教學(xué)課件2

微型專題實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律第二章

勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度.3.會(huì)利用v－t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).4.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度并會(huì)測(cè)量自由落體加速度.5.了解誤差和有效數(shù)字.內(nèi)容索引題型演練學(xué)以致用實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)技能儲(chǔ)備明確原理提煉方法技能儲(chǔ)備圖11.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間間隔T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…xn，若Δx＝

＝

＝

＝…＝xn－xn－1，則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且Δx＝

.x2－x1x3－x2x4－x3aT2一、實(shí)驗(yàn)原理2.測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度的方法(1)圖象法①先根據(jù)“平均速度”法求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度vn＝

.②作v－t圖象，求出圖象的斜率即物體的

.加速度(2)利用位移差公式①xn＋1－xn＝

得a＝

，其中T為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔.②逐差法若紙帶上選出多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可用逐差法求加速度a＝ aT2二、實(shí)驗(yàn)器材(以小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)為例)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、

、紙帶、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、復(fù)寫(xiě)紙、坐標(biāo)紙、刻度尺.電源三、注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.先

，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再

，當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí)要及時(shí)斷開(kāi)電源.3.要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即交流電源頻率為50Hz時(shí)，時(shí)間間隔為T＝0.02×

s＝

s.4.描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫坐標(biāo)軸上選取合適的單位，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn).靠近接通電源釋放小車50.1四、誤差和有效數(shù)字1.誤差：測(cè)量值跟被測(cè)物理量的

之間的差異叫做誤差.誤差按產(chǎn)生原因可分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差.(1)偶然誤差①產(chǎn)生原因：由偶然因素造成的.②特點(diǎn)：多次重復(fù)同一測(cè)量時(shí)，偏大和偏小的

比較接近.③減小偶然誤差的方法：取平均值.真實(shí)值機(jī)會(huì)(2)系統(tǒng)誤差①產(chǎn)生原因：由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實(shí)驗(yàn)

不完善造成的.②特點(diǎn)：多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果總是

(或小于)被測(cè)量的真實(shí)值.③減小系統(tǒng)誤差的方法：校準(zhǔn)測(cè)量

，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

，完善實(shí)驗(yàn)原理.2.絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差(1)絕對(duì)誤差：測(cè)量值和

值之差.(2)相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與

值之比.方法大于儀器方法真實(shí)測(cè)量3.有效數(shù)字(1)定義：帶有一位

數(shù)字的近似數(shù)字叫做有效數(shù)字.(2)運(yùn)算結(jié)果一般取兩位或三位有效數(shù)字表示.不可靠題型演練一、研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)例1如圖2所示是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖中注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果.所接電源是頻率為50Hz的交流電.圖2(1)為了驗(yàn)證小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算，并填入下表內(nèi).(單位：cm)答案解析x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x5

各位移差與平均值最多相差________cm，由此可以得多出結(jié)論：小車的運(yùn)動(dòng)是________.答案見(jiàn)解析解析數(shù)據(jù)如表所示.(單位：cm)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x51.601.551.621.531.611.58由數(shù)據(jù)表分析，可知各位移差與平均值最多相差0.05cm，在誤差允許范圍內(nèi)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差近似相等，因此可以得出結(jié)論：小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng).答案解析(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt＝________s.答案見(jiàn)解析解析該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的電源是頻率為50Hz的交流電，紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有5段相等時(shí)間間隔，所以兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt＝5×

s＝0.1s.答案解析(3)小車的加速度的計(jì)算式a＝________，加速度a＝________m/s2.答案見(jiàn)解析答案解析(4)計(jì)算打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車的速度vB＝________m/s.答案見(jiàn)解析圖3x1/cmx2/cmx3/cmx4/cm8.209.3010.4011.50答案解析(1)小球在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差_____(填“相等”或“不相等”)，小球運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)屬于_______直線運(yùn)動(dòng).相等勻加速解析由表格中的數(shù)據(jù)知，相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差為1.1cm，位移差相等，小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng).答案解析(2)沿斜面向下小球第三個(gè)位置速度為_(kāi)_____m/s，小球的加速度為_(kāi)____m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)0.9851.10二、自由落體加速度的測(cè)量例3某同學(xué)仿照“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)，利用如圖4甲所示的裝置測(cè)量重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度.圖4(1)對(duì)該實(shí)驗(yàn)裝置及操作的要求，下列說(shuō)法正確的是____(填寫(xiě)字母序號(hào)).A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接220V交流電源B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一條豎直線上C.開(kāi)始時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處并保持靜止D.操作時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)紙帶后接通電源E.為了便于測(cè)量，一定要找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，并選取其以后各連續(xù)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)答案解析√√解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接4～6V交流電源，故A錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一條豎直線上，故B正確；開(kāi)始時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處并保持靜止，故C正確；操作時(shí)，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯(cuò)誤；為了便于測(cè)量，不一定找打出的第一個(gè)點(diǎn)，可以從比較清晰的點(diǎn)開(kāi)始，故E錯(cuò)誤.(2)圖乙是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到的一條較為理想的紙帶.把開(kāi)頭幾個(gè)模糊不清的點(diǎn)去掉，以較清晰的某一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1，隨后連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)依次標(biāo)記為點(diǎn)2、3、4.測(cè)量出各點(diǎn)間的距離已標(biāo)在紙帶上，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)2時(shí)重物的瞬時(shí)速度為_(kāi)_____m/s，重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度的值約為_(kāi)____m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)答案解析0.3859.50解析打出點(diǎn)2時(shí)的瞬時(shí)速度等于1、3間的平均速度，則例4如圖5甲、乙是某研究性學(xué)習(xí)小組自己組裝的用DIS實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的兩套實(shí)驗(yàn)方案(與數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)的連接均未畫(huà)出).圖5(1)補(bǔ)齊甲方案操作步驟：①如圖安裝好器材，啟動(dòng)DIS，進(jìn)入“用DIS測(cè)加速度的界面”.②開(kāi)啟發(fā)射器電源，由靜止釋放發(fā)射器，獲得發(fā)射器自由下落的v－t圖象.③在圖象上選取兩點(diǎn)A、B，記錄vA、vB和兩點(diǎn)之間時(shí)間間隔Δt，求出該次實(shí)驗(yàn)g值，④______________________.多次測(cè)量得出g的平均值解析為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，需要多次測(cè)量求得g的平均值；答案解析(2)為了減小該實(shí)驗(yàn)的誤差，選取A、B兩點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意的是：______________________________________________.答案解析A、B兩點(diǎn)應(yīng)解析這兩點(diǎn)的選取應(yīng)注意相隔較遠(yuǎn)一點(diǎn)，并且取在直線上的點(diǎn)，因?yàn)榉植荚谥本€兩側(cè)的點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)誤差較大；在v－t圖線的同一直線上，且相距較遠(yuǎn)(3)乙方案中已測(cè)量的物理量有：球直徑d、球通過(guò)光電門1和2的時(shí)間Δt1、Δt2，還需測(cè)出的一個(gè)物理量是___________________________________________________，并寫(xiě)出g值的表達(dá)式_______________.兩光電門之間的高度差h(或球從光電門1到光電門2的時(shí)間t)即還需要測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的高度h，答案解析(4)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，安裝乙方案中兩光電門時(shí)應(yīng)注意：_______________________________________________.兩光電門水平且中心應(yīng)在同一豎直線上，且相距較遠(yuǎn)解析為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量長(zhǎng)一點(diǎn)，即兩光電門之間的距離大一些，因?yàn)槭秦Q直方向上的運(yùn)動(dòng)，所以還需要保證兩光電門水平且中心在同一豎直線上.答案解析達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng))圖6為接在周期為T＝0.02s低壓交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶，圖中所示的是每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，但第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出.由圖中的數(shù)據(jù)可求得：答案123解析圖6(1)該物體的加速度為_(kāi)____m/s2；(保留兩位有效數(shù)字)0.74解析設(shè)1、2間的位移為x1,2、3間的位移為x2,3、4間的位移為x3，4、5間的位移為x4；因?yàn)橹芷跒?.02s，且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T＝0.1s；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論xm－xn＝(m－n)aT2得：x4－x1＝3aT2，代入數(shù)據(jù)得：(5.84－3.62)×10－2＝3×a×0.12，解得a＝0.74m/s2.123(2)第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離約為_(kāi)____cm；答案解析解析第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離即為x2，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：x2－x1＝aT2得：x2＝x1＋aT2，代入數(shù)據(jù)得：x2＝3.62×10－2＋0.74×0.12＝0.0436m，即為：4.36cm.4.36123(3)打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度約為_(kāi)____m/s.(保留兩位有效數(shù)字)答案解析解析勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故：0.401232.(實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng))如圖7所示，某實(shí)驗(yàn)小組用光電數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量小車在斜面上下滑時(shí)的加速度，實(shí)驗(yàn)主要操作如下：答案123解析①用游標(biāo)尺測(cè)量擋光片的寬度d；②測(cè)量小車釋放處擋光片到光電門的距離x；③由靜止釋放小車，記錄數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示擋光片的擋光時(shí)間t；④改變x，測(cè)出不同x所對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間t.(1)小車加速度大小的表達(dá)式為a＝____(用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物理量符號(hào)表示)圖7123(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的多組x、t數(shù)據(jù)，可繪制圖象來(lái)得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度，如果圖象的縱坐標(biāo)為x，橫坐標(biāo)為，實(shí)驗(yàn)中得到圖象的斜率為k，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)___(用d、k表示).答案解析1231233.(自由落體加速度的測(cè)量)某同學(xué)用頻閃照相法研究小球的自由落體運(yùn)動(dòng)，選擇一張清晰的頻閃照片，剪掉前面小球重疊部分進(jìn)行研究.已知小球在釋放位置時(shí)，球心與刻度尺的零刻度線對(duì)齊.(1)