運動的描述勻變速直線運動實驗一測量做直線運動物體的瞬時速高課件

實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度一、實驗?zāi)康?．練習(xí)正確使用打點計時器，學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動。2．掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法(Δx＝aT2)。3．測定勻變速直線運動的加速度。二、實驗原理與要求[根本實驗要求]1．實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙。2．實驗步驟(1)按照實驗原理圖，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源。(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛適量的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面。(3)把小車?？吭诖螯c計時器處，先接通電源，后放開小車。(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶。(5)換紙帶反復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析。3．本卷須知(1)平行：紙帶、細繩要和長木板平行。(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)先接通電源，后放開小車；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶。(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。(4)減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度的測量誤差產(chǎn)生的影響，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜。[規(guī)律方法總結(jié)]1．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)目的通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度，確定小車的運動性質(zhì)等。(2)處理的方法①分析小車的運動性質(zhì)——測量相鄰計數(shù)點間的距離，計算相鄰計數(shù)點距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定小車的運動性質(zhì)。④利用速度—時間圖象求加速度a．作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求解小車的加速度。b．剪下相鄰計數(shù)點間的紙帶緊排在一起求解加速度。2．依據(jù)紙帶判斷小車是否做勻變速直線運動(1)x1、x2、x3、…、xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離。(2)Δx是兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。(3)T是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔：T＝ns(打點計時器的頻率為50Hz，n為兩計數(shù)點間計時點的間隔數(shù))。(4)Δx＝aT2，因為T是恒量，做勻變速直線運動的小車的加速度a也為恒量，所以Δx必然是個恒量。這說明：只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。命題點一教材原型實驗

實驗原理與操作[典例1]

(2021·東北師大附中等六校聯(lián)考)研究小車做勻變速直線運動的實驗裝置如圖(a)。紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T，計數(shù)點O至其他各計數(shù)點的距離為xi(其中i＝1,2,3，…)。(1)局部實驗步驟如下，其中正確的有________；A．把打點計時器固定在木板上，讓紙帶穿過限位孔B．必須抬高木板右端，平衡摩擦力C．將小車尾部與紙帶相連，小車?？吭诖螯c計時器附近D．先釋放小車，后接通電源(2)用x3、x5和T表示計數(shù)點4對應(yīng)的小車速度大小為v4＝________；(3)用x3、x6和T表示小車加速度的大小為a＝________。規(guī)律總結(jié)(1)打點計時器要求：電磁打點計時器用“4～6V，50Hz〞交流電源，電火花計時器用“220V,50Hz〞交流電源。(2)本實驗操作順序提示：木板—計時器—小車—通電—斷電。(3)考查操作的熱點問題是：先通電再放小車，先斷電再取紙帶。數(shù)據(jù)處理與分析[典例2]在用打點計時器“研究勻變速直線運動〞的實驗中，如圖甲所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出。打點計時器所接電源頻率為50Hz。(1)根據(jù)________________可以判定小車做勻加速運動。(2)根據(jù)運動學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s。(3)利用求得的數(shù)值在圖乙坐標系中作出小車的vt圖線(以打A點時開始計時)，并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度a＝________m/s2。(4)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是________m/s，那么此速度的物理意義是________________________________________________。(3)作圖時注意，盡量使描繪的點落在直線上，假設(shè)不能落在直線上，盡量讓其分布在直線兩側(cè)。

[答案]

(1)相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移差相等

(3)圖見解析打點計時器打下計時點A時紙帶對應(yīng)的速度(5)越小越好有關(guān)的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為×10－2

s和×10－3

s。用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示。甲乙丙(1)滑塊的寬度d＝________cm。(2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s。(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將________的寬度減小一些。

[答案]

(3)平均速度滑塊創(chuàng)新評價本實驗的創(chuàng)新之處在于改進了速度的測量方法，利用光電計時器替代打點計時器。實驗數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新[典例4]

(2021·廣東廣州高三模擬)用圖甲所示的實驗裝置來測量勻變速直線運動的加速度。(1)實驗的主要步驟：①用游標卡尺測量擋光片的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，那么d＝________mm；②用刻度尺測量A點到光電門所在位置B點之間的水平距離x；③滑塊從A點由靜止釋放(砝碼落地前擋光片已通過光電門)；④讀出擋光片通過光電門所用的時間t；⑤改變光電門的位置，滑塊每次都從A點由靜止釋放，測量相應(yīng)的x值并讀出t值。[解析]

(1)①主尺刻度為6mm，分尺刻度為0.05mm×12＝0.60mm，最終刻度為6.60mm。

[答案]

(1)①[答案]

×104×104～×104均正確)～均正確)實驗設(shè)計創(chuàng)新[典例5](2021·高考全國卷Ⅲ)甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中，甲同學(xué)負責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負責(zé)在小球自由下落的時候拍照。相機每間隔0.1s拍1幅照片。(1)假設(shè)要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實驗中還必須使用的器材是________。(填正確答案標號)A．米尺 B．秒表C．光電門 D．天平A[解析]

(1)利用頻閃照片測重力加速度時需要測量小球下落的距離，因此實驗時必須使用米尺。(2)簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法。答：________________________________________________________。(3)實驗中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，那么該地的重力加速度大小為g＝________m/s2。(保存兩位有效數(shù)字)

[答案]

(2)將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺創(chuàng)新評價此題的創(chuàng)新之處在于利用數(shù)碼相機的連拍功能結(jié)合勻變速直線運動的規(guī)律測重力加速度替代利用紙帶和打點計時器測一般運動物體的加速度。1．(2021·適應(yīng)性測試重慶卷)某小組用打點計時器研究小車的勻變速直線運動，該打點計時器電源的頻率為50Hz，在打好的紙帶上每5個點標記一個計數(shù)點，標記結(jié)果如下圖，A、B、C、D為連續(xù)選擇的計數(shù)點，其位置分別為20.0mm、34.0mm、53.0mm和77.0mm。那么：(1)圖中相鄰兩計數(shù)點的時間間隔是________s；(2)打B點時小車的速度大小是________m/s；(3)小車運動的加速度大小是________m/s2。答案：2．(2021·福建福清高三質(zhì)檢)某同學(xué)用打點計時器測量做勻變速直線運動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz，在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如下圖，A、B、C、D是本次排練的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：sA＝16.6mm、sB＝126.5mm、sD＝624.5mm。假設(shè)無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為________s。(2)打C點時物體的速度大小為________m/s(保存兩位有效數(shù)字)。(3)物體的加速度大小為________(用sA、sB、sD和f表示)。3．(2021·江蘇揚州高三檢測)物理小組的同學(xué)用如圖甲所示的實驗器材測定重力加速度。實驗器材有：底座帶有標尺的豎直桿、光電門1和2組成的光電計時器(其中光電門1在光電門2的上方)、小球釋放器(可使小球無初速釋放)、網(wǎng)兜。實驗時可用兩光電門測量小球從光電門1運動至光電門2的時間t，并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離h。4．某同學(xué)現(xiàn)要利用氣墊導(dǎo)軌來研究勻變速直線運動規(guī)律，其實驗裝置如圖甲所示，其實驗步驟如下：①用游標卡尺測出擋光片的寬度d。按圖甲安裝好器材，并調(diào)節(jié)好氣墊導(dǎo)軌，使氣墊導(dǎo)軌處于水平位置。然后用跨過輕質(zhì)定滑輪的輕繩一端與鉤碼相連，另一端與滑塊相連，再將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌的左端，并用手按住滑塊不動；②調(diào)整輕質(zhì)滑輪，使輕繩處于水平位置；從氣墊導(dǎo)軌上的刻度尺上讀出滑塊與光電門之間的距離s(鉤碼到地面的高度大于滑塊與光電門之間的距離)，同時記下滑塊的初始位置；③由靜止釋放滑塊，用光電門測出擋光片經(jīng)過光電門的時間t；④將滑塊重新置于初始位置，保持滑塊所掛的鉤碼個數(shù)不變，改變光電門的位置從而改變滑塊與光電門之間的距離s，屢次重復(fù)步驟③，重物到地面的高度大于滑塊與光電門之間的距離；⑤整理好屢次實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)。答復(fù)以下問題：(1)擋光片的寬度測量結(jié)果，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為d＝________cm。(2)滑塊在運動過程中的加速度a可根據(jù)勻變速運動的規(guī)律____________來求。5．在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度〞的實驗。實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實驗步驟如下：①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴地落下。②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴。③用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應(yīng)的刻度。④采集數(shù)據(jù)進行處理。(1)實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)后一水滴經(jīng)過一個頻閃間隔運動到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不動的水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，水滴仿佛不動。(2)實驗中觀察到水滴“固定不動