2015-2016学年高中物理32匀变速直线运动的实验探究课件鲁科版必修1

-*-第2节匀变速直线运动的实验探究首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测学习目标思维脉络1.会使用打点计时器测量运动物体的位移和时间。2.了解频闪照相法的原理及应用。3.掌握实验数据的处理方法及实验误差的分析。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测1.电磁打点计时器(1)用途:计时仪器,它通过在纸带上留下的一系列小点,既记录了时间,又记录了相应的位移。(2)使用电源:4~6V低压交流电源。(3)打点频率:频率为50Hz,打点时间间隔为0.02s。(4)工作原理:利用电流的磁效应原理打点计时。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测电磁打点计时器(5)构造:线圈、永久磁铁、振片、振针、限位孔等,如图所示。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测2.电火花打点计时器(1)用途:与电磁打点计时器相同。(2)使用电源:220V交流电源。(3)打点频率:频率为50Hz,打点时间间隔为0.02s。(4)工作原理:利用电火花打点计时。(5)构造:脉冲输出开关,正、负脉冲输出插座,墨粉纸盘,纸盘轴等,如图所示。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测电火花打点计时器XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测测一测在使用打点计时器时()A.应先接通电源,再使纸带运动B.应先使纸带运动,再接通电源C.在使纸带运动的同时接通电源D.先使纸带运动或先接通电源都可以解析:在使用打点计时器时,必须先接通电源,待打点稳定后,再释放纸带,选项A正确。答案:AXINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测3.频闪照相法及其应用频闪照相法与打点计时器记录的信息相比,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率,而相同时间出现的影像则相当于打点计时器打出的点。因此,运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息。利用频闪照片研究物体运动规律的方法,与利用纸带研究物体运动规律的方法是相同的。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测测一测请根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动()解析:纸带上相邻两点间的距离相等,物体才做匀速直线运动,选项B正确。答案:BZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究一实验探究物体的运动性质问题导引如图所示,在探究小车速度随时间变化规律的实验中:(1)开始释放小车时小车应处于什么位置?(2)通电与释放小车的先后顺序怎样?提示(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。(2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲1.实验原理利用打点计时器打出的纸带上记录的数据,计算出各时刻的速度,再作出速度—时间的关系图象。(1)某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度。(2)若v-t图象为一倾斜直线,则物体做匀变速直线运动,图线的斜率表示加速度。2.实验器材打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线,一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二3.实验步骤(1)如图所示,把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二(2)把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上钩码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面。(3)把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点。(4)换上新的纸带,重复实验两次。(5)增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,是用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况。某同学做此实验时步骤如下:A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源。B.将打点计时器固定在长木板上,并接好电路。C.把一条绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上适当的钩码。D.小车停止运动后,直接取下纸带。E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二F.换上新纸带,重复操作三次,然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理。其中错误或遗漏的步骤有:(1)。(2)。将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上。。解析:实验过程中应先接通电源再放开纸带,取纸带前应先断开电源,所以错误操作是A、D步骤。合理的顺序应在实验过程中掌握。答案:错误操作:(1)A中应先接通电源,再释放纸带(2)D中取纸带前应先断开电源合理顺序:BECADFZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二反思合理、完整、规范的操作是实验能够得出科学结论的条件,因此,同学们要养成严谨对待实验的习惯。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二�变式训练1�(多选)通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀,下列判断正确的是()A.点密集的地方物体运动的速度比较大B.点密集的地方物体运动的速度比较小C.点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等D.点不均匀说明打点计时器有故障解析:纸带上每相邻两个点之间的时间都相等,所以点密集的地方,说明相同长度的纸带通过打点计时器的时间长,所以物体运动的速度比较小,故选项A错,B对。点不均匀是因为物体在相等的时间内发生的位移不相等,故选项C对,D错。答案:BCZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究二实验数据的处理问题导引打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度是多少?在A、D间的平均速度是多少?B点的瞬时速度更接近于多少?ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二提示A、C间的位移为Δx1=1.40cm,A、C间的时间为Δt1=0.04s,所以A、C间的平均速度v1=Δ𝑥1Δ𝑡1=1.40×10-20.04m/s=0.35m/s。A、D间的位移Δx2=2.50cm,A、D间的时间Δt2=0.06s,所以A、D间的平均速度v2=Δ𝑥2Δ𝑡2=2.5×10-20.06m/s≈0.42m/s。A、C两点比A、D两点更接近B点,所以B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度0.35m/s。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲1.表格法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4、…,如图所示。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二(2)依次测出01、02、03、04、…之间的距离s1、s2、s3、s4、…,填入表中。位置123456长度s1s2s3s4s5s6各段长度0~21~32~43~54~6时间间隔v/(m·s-1)ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为v1=𝑠22𝑇、v2=𝑠3-𝑠12𝑇、v3=𝑠4-𝑠22𝑇、v4=𝑠5-𝑠32𝑇、…。将计算得出的各点的速度填入表中。(4)根据表格中的数据,分析速度随时间怎么变化。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二2.图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点。(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计,如图所示。(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。(4)据所画v-t图象求出小车运动的加速度a=Δ𝑣Δ𝑡。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二注意事项:(1)开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。(2)先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。(3)打点完毕,立即断开电源。(4)选取一条点迹清晰的纸带,适当舍弃点密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于多少。(5)要防止钩码落地,避免小车跟滑轮相碰,当小车到达滑轮前及时用手按住。(6)要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取一个计数点,即时间间隔T=0.02×5s=0.1s。(7)在坐标纸上画v-t图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题2如图所示,某同学在做“研究小车速度随时间的变化规律”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm。(1)求计数点3处的瞬时速度的大小。(2)作出小车运动的速度—时间图象,由图象求小车运动的加速度。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:(1)计数点3处的瞬时速度v3=𝑠3+𝑠42𝑇=(8.33+8.95)×10-22×0.10m/s≈0.86m/s。(2)同理可求v1=𝑠1+𝑠22𝑇=(7.05+7.68)×10-22×0.10m/s≈0.74m/s,v2=𝑠2+𝑠32𝑇=(7.68+8.33)×10-22×0.10m/s≈0.80m/s,v4=𝑠4+𝑠52𝑇=(8.95+9.61)×10-22×0.10m/s≈0.93m/s,v5=𝑠5+𝑠62𝑇=(9.61+10.26)×10-22×0.10m/s≈0.99m/s。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二以纵轴表示速度,以横轴表示时间,描点连线如图所示。由图象可以看出,小车的速度随时间