2012优化方案高三物理一轮复习课件--实验一-研究匀变速直线运动

实验一研究匀变速直线运动过程分析导引实验典例精析实验一研究匀变速直线运动知识要点归纳知能优化演练实验目的用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律．实验原理一、打点计时器1．作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点．2．工作条件(1)电磁打点计时器：4V～6V的交流电源．(2)电火花计时器：220V的交流电源．知识要点归纳3．纸带上各点的意义(1)表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．(2)通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．二、利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法1．沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…，若v2－v1＝v3－v2＝v4－v3＝…，则说明物体在相等时间Δt内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a＝ΔvΔt＝Δv1Δt＝Δv2Δt＝….2．沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1，x2，x3，x4，…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2.三、速度、加速度的求解方法1．“平均速度法”求速度即vn＝xn＋xn＋12T，如图1－4－1所示．图1－4－12．“逐差法”求加速度即a1＝x4－x13T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2，然后取平均值，即a＝a1＋a2＋a33，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性．3．“图象法”求加速度即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图，直线的斜率即表示加速度．实验器材打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源．一、实验步骤1．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．过程分析导引2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．实验装置见图1－4－2，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行．图1－4－23．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次．4．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开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明0、1、2、3、4、…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.位置编号012345t/sx/mv/(m·s－1)5.计算出相邻的计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3、….6．利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．7．增减所挂钩码数，再做两次实验．二、实验数据的处理方法1．逐差法如前面实验原理所述，由Δx＝aT2可得：x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2则a＝x6＋x5＋x4－x3＋x2＋x19T22．v－t图象法(1)由实验数据得出v－t图象图1－4－3①根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图1－4－3可以看到，对于每次实验，描出几个点都大致落在一条直线上．②做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v－t图象，它是一条倾斜的直线．(2)由实验得出的v－t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：图1－4－4①小车运动的v－t图象是一条倾斜的直线如图1－4－4，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．②既然小车的v－t图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，所以小车的速度随时间均匀变化．三、注意事项1．交流电源的电压及频率要符合要求．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸．3．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．4．先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．5．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它．6．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．7．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s.8．要多测几组，尽量减小误差．9．描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点．四、两种打点计时器的比较打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其种类主要有电磁打点计时器和电火花计时器．纸带上的点表示和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况.类型比较电磁打点计时器电火花计时器所用电源4～6V低压交流220V交流打点方式振针打点电火花打点时间间隔每隔0.02s打一次点每隔0.02s打一次点实验误差振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大火花放电不会影响纸带运动，误差较小在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路实验典例精析对实验操作步骤的考查例1C．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G．根据公式a1＝(x4－x1)/(3T2)，a2＝(x5－x2)/(3T2)，a3＝(x6－x3)/(3T2)及a＝(a1＋a2＋a3)/3求出a【解析】在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差．其中E项中的电源应采用交流电，而不是直流电．【答案】ABCDFG(2011年湖北黄冈中学质量检测)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点(每相邻两个计数点间还有4个计时器打下的点，图1－4－5中没有画出)，打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流，利用逐差法处理实验数据例2图1－4－5已知x1＝1.00cm、x2＝1.40cm、x3＝1.80cm、x4＝2.20cm、x5＝2.60cm、x6＝3.00cm.根据以上结果，计算出该物体的加速度为a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)【解析】由题意得，T＝0.1s，a＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x33T2＝0.40m/s2.这种方法等效为将从A到G按时间等分为二段，再利用Δx＝aT2求解，要注意Δx和T的物理意义．【答案】0.40某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图1－4－6所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s.用v－t图象处理实验数据例3图1－4－6(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填在下面的横线上．(要求保留三位有效数字)vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s，vE＝________m/s，vF＝________m/s.(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图1－4－7所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．图1－4－7(3)根据第(2)问中画出v－t图线，求出小车运动的加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)【解析】(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vB＝AB＋BC2T＝3.62＋4.38×10－22×0.10m/s＝0.400m/s.同理可得：vC＝0.479m/s，vD＝0.560m/s，vE＝0.640m/s，vF＝0.721m/s.(2)v－t图线如图1－4－8所示．图1－4－8(3)在v－t图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则a＝ΔvΔt＝0.80m/s2.【答案】(1)0.4000.4790.5600.6400.721(2)如图1－4－8所示(3)0.80(0.78～0.82均可)本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用