2021高考物理一轮复习实验一研究匀变速直线运动课件

实验一研究匀变速直线运动【实验目的】1.练习正确使用打点计时器，学会利用打点纸带研究物体的运动。2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法Δs=aT2。3.掌握使用速度—时间图象求加速度的方法。4.掌握使用逐差法计算匀变速直线运动加速度的方法。【实验原理】1.打点计时器：(1)电磁打点计时器：6V以下交流电源。(2)电火花计时器：220V交流电源。(3)当所用交流电源的频率f=50Hz时，每隔0.02s打一次点。若交流电的频率变化，对应打点时间间隔也会发生变化。2.匀变速直线运动的判断:(1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δs为一恒量,即Δs=aT2,则物体做匀变速直线运动。(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度,作出物体运动的v-t图象,若图象是一条倾斜的直线,则物体做匀变速直线运动。3.由纸带计算某点的瞬时速度:根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度vn=来计算。nn1ss2T4.利用纸带求物体加速度的两种方法:(1)逐差法:根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔),求出然后取平均值,即即为物体的加速度。在数据处理时可以对纸带重新分段,把6段距离分为“前三”和“后三”,“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差,时间间隔为3T。(2)图象法:利用vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图象,用v-t图象的斜率求物体运动的加速度。526341123222ssssssaaa3T3T3T，，，123aaaa34561232ssssss9T，nn1ss2T【实验器材】电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。【实验过程】1.仪器安装：(1)把一端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。(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，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。实验装置如图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。2.测量与记录：(1)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，再做两次。(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始每5个点确定1个计数点，即计数点的时间间隔为T=0.1s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表格中。(3)利用某一段时间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的瞬时速度。(4)增减所挂钩码的个数，再重复实验两次。【数据处理】1.由实验数据得出v-t图象：(1)根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点。(2)作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各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图线，它是一条倾斜的直线，如图所示。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：(1)直接分析图象的特点得出。小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt时，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)通过函数关系进一步得出。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，显然v与t成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。3.对纸带进行分段，用Δs=aT2计算加速度：若纸带上计数段为偶数，直接分为前后两段计算，若纸带计数段为奇数，可以舍掉首段进行计算。【误差分析】1.根据纸带测量的位移有误差。2.电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。3.纸带运动时打点不稳定引起测量误差。4.用作图法，作出的v-t图象并不是一条直线。5.木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。【注意事项】1.平行：纸带和细绳要和木板平行。2.两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带。3.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。5.区分计时点和计数点：计时点是指计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1s。6.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏而导致误差过大)，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。