粵教版高中物理必修第一冊第二章第三節(jié)測量勻變速直線運動的加速度課件

第三節(jié)測量勻變速直線運動的加速度第二章勻變速直線運動1．通過實驗，進一步掌握打點計時器的使用，會利用平均速率求瞬時速度，利用逐差法和v-t圖像法求加速度．2．體會在實驗探究中尊重客觀事實，實事求是，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，激發(fā)探索興趣．學習任務必備知識·自主預習儲備

三、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理1．實驗裝置如圖所示把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，將滑輪端伸出桌面，將打點計時器固定在木板上沒有滑輪的一端，連接好電路．2．讓紙帶穿過打點計時器的限位孔，將其一端夾在小車尾部正中央，把小車靠近打點計時器，在小車前端系上細繩．細繩、紙帶與木板平行，且細繩、紙帶、限位孔要在一條直線上．細繩長度略短于定滑輪離地的高度，細繩跨過定滑輪，掛上適量的鉤碼．3．啟動打點計時器，然后釋放小車，讓它拖著紙帶運動，適時阻止小車與滑輪相碰．及時關閉電源，更換紙帶，重復做三次．4．選擇點跡清楚、沒有漏點的紙帶，舍棄開始點跡密集的一段，找一個合適的點作為開始點．為了測量方便和提高測量精度，把每打五次點的時間作為時間單位，時間間隔T＝0.02s×5＝0.1s．

計數(shù)點位移s/m速度v/(m·s-1)加速度a/(m·s-2)0———1s1＝—2s2＝—3s3＝—4s4＝5s5＝6s6＝—

填入表格：

四、注意事項1．應先開啟打點計器，后釋放小車．2．測量時要把刻度尺放上后，一次讀完各個數(shù)據(jù)，且要估讀到下一位．3．計算過程中要注意有效數(shù)字的處理．4．在作v-t圖像時，應使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點盡可能分布在所作直線的兩側，偏離直線太遠的點應舍棄掉．關鍵能力·情境探究達成類型一實驗原理及操作【典例1】在測量勻變速直線運動的加速度實驗中，某同學操作以下實驗步驟：A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處放開紙帶，再接通電源B．將打點計時器固定在平板上，并接好電路C．把一條細繩拴在小車上．細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．取下紙帶E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔(1)所列步驟中有錯誤的是：__________________________________________________________________________________________．(2)遺漏的步驟(遺漏步驟可編上序號F、G、H、……)：_____________________________________________________．(3)將以上步驟完善后寫出合理的步驟順序：________________．A中應先通電，再放紙帶；D中取下紙帶前應先斷開電源F．換上新紙帶，重復實驗三次BECADF[解析]

(1)步驟A中應先通電，再放紙帶，順序不能顛倒；D中取下紙帶前應先斷開電源．(2)遺漏的步驟：F．換上新紙帶，重復實驗三次．(3)步驟完善后，合理的實驗步驟順序為：BECADF．類型二實驗數(shù)據(jù)處理與分析【典例2】在“測量勻變速直線運動的加速度”實驗中．打點計時器的工作頻率為50Hz，如圖甲所示是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出．(1)根據(jù)運動學有關公式可求得vB＝16.50cm/s，vC＝_______cm/s，vD＝26.30cm/s；21.40(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示的坐標系中作出小車的v-t圖線(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；(3)將圖線延長使其與縱軸相交，交點的縱坐標是____________________cm/s，此速度的物理意義是________________________________________________________．見解析圖0.50(0.48～0.52均可)11.60(11.30～11.70均可)打點計時器打下A點時對應的小車的速度思路點撥：根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出某點的瞬時速度，作出速度—時間圖線，結合圖線的斜率求出加速度，根據(jù)縱軸截距得出A點的速度．

(2)根據(jù)描點法作圖，圖像如圖所示，由圖可知加速度為a＝0.50m/s2．(3)將圖線延長使其與縱軸相交，交點的縱坐標是11.60cm/s；此速度的物理意義是打點計時器打下A點時對應的小車的速度．規(guī)律方法

打點紙帶問題的分析要點(1)打點紙帶直接記錄了物體在相等的時間T內(nèi)的位移x；(2)利用打點紙帶某小段時間內(nèi)的平均速度替代中間時刻的瞬時速度；(3)通過作出v-t圖像，即可獲得物體運動速度隨時間變化的規(guī)律；(4)注意作圖時應先判斷圖線的大體走勢，然后將各點連接起來，要使盡量多的點落在直線(或平滑曲線)上，其余的點盡可能均勻地分布在直線(或曲線)兩側．利用圖像法處理數(shù)據(jù)有利于減小偶然誤差．類型三實驗創(chuàng)新應用【典例3】做變速運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻率是50Hz．由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶．按如圖所示，每一段紙帶的一端與x軸相重合，左邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標系中．(1)本實驗中運動的小車，相鄰相等時間內(nèi)位移存在某種關系，請你仔細研究圖像，找出這一關系；(2)設Δt＝0.1s，請作出小車的v-t圖像；(3)根據(jù)圖像求出其加速度大小(結果保留兩位有效數(shù)字)．

[解析]

(1)橫坐標中的1、2、3、4、5、6分別表示連續(xù)相等時間T＝0.1s內(nèi)的6段紙帶，而縱坐標表示這6段紙帶的位移大小，分別設為y1、y2、…、y6．仔細觀察可得：y2－y1＝8mm，y3－y2＝7mm，y4－y3＝8mm，y5－y4＝8mm，y6－y5＝8mm．可見在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，此車在相鄰相等的時間內(nèi)的位移之差都是相等的．

[答案]

(1)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，此車在相鄰相等的時間內(nèi)的位移之差都是相等的(2)見解析圖(3)0.80m/s2學習效果·隨堂評估自測1．在“測量做直線運動物體的瞬時速度”實驗中，用如圖所示實驗儀器進行實驗．(1)部分實驗步驟如下：A．實驗完畢，關閉電源，取出紙帶B．將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連C．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔上述實驗步驟的正確順序是：________________(用字母填寫)．DBCA(2)某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個計數(shù)點(圖中每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個打點計時器打下的點未畫出)．打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源．他將一把毫米刻度尺放在紙帶上，其零刻度和計數(shù)點O對齊，從刻度尺上直接讀出數(shù)據(jù)記錄在表中．線段OAOBOCODOEOF數(shù)據(jù)/cm0.511.503.004.997.5110.50打點計時器打D點時小車速度為vD＝_______m/s(結果保留三位有效數(shù)字)；小車的加速度為a＝________m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)．0.2260.50

2．在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中：(1)下列儀器需要用到的是________．AB(2)某同學進行了以下實驗操作步驟，其中有錯誤的步驟是_____．A．將打點計時器固定在長木板的一端，并接在220V交流電源上B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C．把一條細繩連接在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器的一端，先放開紙帶，再接通電源D(3)實驗中得到一條如圖所示的紙帶，已知電源頻率為50Hz，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，各個計數(shù)點間的距離分別為x1＝3.62cm、x2＝4.38cm、x3＝5.20cm、x4＝5.99cm、x5＝6.80cm、x6＝7.62cm，則打下“F”點時小車的瞬時速度v＝________m/s；用逐差法計算小車的加速度a＝______m/s2(結果均保留兩位有效數(shù)字)．(4)若電源頻率大于50Hz，各點的實際速度________所測的速度(選填“大于”“小于”或“等于”)．

0.720.80大于(5)李華同學在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了幾條較為理想的紙帶．他已在每條紙帶上按每5個點取好一個計數(shù)點，即兩計數(shù)點之間時間間隔為0.1s，依打點先后編為0、1、2、3、4、5．由于不小心，幾條紙帶都被撕斷了，如圖所示，在A、B、C三段紙帶中選出從下圖中的紙帶上撕下的那段應該是__________(填選項)．A

B

CB[解析]

(1)探究小車速度隨時間變化的規(guī)律時，需要用電火花計時器計時，用刻度尺測量小車運動的距離，不需要測量質(zhì)量．故選AB．(2)電火花計時器的工作電源是220V交流電，故實驗時將打點計時器固定在長木板的一端，并接在220V交流電源上，故A正確，不符合題意；將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔，小車盡量靠近打點計時器，故B正確，不符合題意；把一條細繩連接在小車上，細繩平行木板，跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼，故C正確，不符合題意；拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器的一端，先接通電源，再放開紙帶，故D錯誤，符合題意．故選D．

(4)若電源頻率大于50Hz，則計數(shù)周期變小，由以上分析可知，各點的實際速度大于所測的速度．(5)由題圖可知Δx＝aT

2＝x2－x1＝36mm－30mm＝6mmx5－x2＝3aT2，所以x5＝54mm，故選B．3．下列是某同學在做勻變速直線運動的實驗圖．

(1)若該同學使用的是電磁打點計時器，請問他應該讓計時器與下列哪個電源連接________．A．交流220V

B．直流220VC．交流4～6V D．直流4～6VC(2)請將下方該同學的實驗步驟按正確順序排序：________(用字母填寫)；并完善B中的步驟，填寫在橫線上．A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶B．________________，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車C．將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車