（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗1 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件.ppt

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1、實驗1探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,一 實驗?zāi)康?二 實驗器材,三 實驗步驟,四 數(shù)據(jù)處理,教材研讀,五 誤差分析,六 注意事項,考點一 實驗原理與實驗操作,考點二 實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析,考點三 實驗拓展與實驗創(chuàng)新,考點突破,一、實驗?zāi)康?教材研讀,1.練習(xí)正確使用打點計時器。 2.會根據(jù)紙帶上的點跡求勻變速直線運(yùn)動的瞬時速度、加速度。 3.會根據(jù)紙帶上的點跡探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,并能畫出小車運(yùn)動的v-t圖象,根據(jù)圖象求加速度。,二、實驗器材 電磁打點計時器(或電火花計時器)、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。,三、實驗步驟,1.按照如圖所

2、示實驗裝置,把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端連接好電路;,2.把細(xì)繩一端系在小車上并使細(xì)繩繞過滑輪,另一端掛合適的鉤碼,將紙帶穿過打點計時器,固定在小車后面,調(diào)節(jié)滑輪的高度,使細(xì)繩與長木板平行; 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(yùn)動一段時間后,斷開電源,取下紙帶; 5.換紙帶重復(fù)三次實驗,選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析。,四、數(shù)據(jù)處理,1.利用紙帶判斷小車是否做勻變速直線運(yùn)動的方法 (1)沿直線運(yùn)動的小車在連續(xù)相等時間間隔的不同時刻的速度分別為v1、 v2、v3、v4,若v2-v1=v3-v2=v4-v3=,則說明小車在連續(xù)相等時間內(nèi)速度的增量相等,由此

3、說明小車在做勻變速直線運(yùn)動,即a====。 (2)沿直線運(yùn)動的小車在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=,則說明小車在做勻變速直線運(yùn)動,且x=aT2。,2.速度、加速度的求解方法,說明由實驗數(shù)據(jù)得出v-t圖象要注意兩點 (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點,對于每次實驗,描出的幾個點都大致落在一條直線上,如圖所示。 (2)作一條直線,使同一次實驗得到的各點盡量落到這 條直線上,落不到直線上的點,應(yīng)均勻分布在直線的兩 側(cè),這條直線就是本次實驗的v-t圖線,它是一條傾斜的 直線。,五、誤差分析,1.根據(jù)紙帶測量的位移有誤

4、差。 2.電源頻率不穩(wěn)定,造成相鄰兩點的時間間隔不完全相等。 3.紙帶運(yùn)動時打點不穩(wěn)定引起測量誤差。 4.用作圖法作出的v-t圖象并不是一條直線。 5.木板的粗糙程度并非完全相同,這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度。,六、注意事項,1.平行:紙帶和細(xì)繩要和木板平行。 2.兩先兩后:實驗中應(yīng)先接通電源,后讓小車運(yùn)動;實驗完畢應(yīng)先斷開電源,后取下紙帶。 3.防止碰撞:應(yīng)讓小車在到達(dá)長木板末端前停止運(yùn)動,要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。,4.減小誤差:小車的加速度要適當(dāng)大些,可以減小測量長度時的誤差,加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個計數(shù)點時為宜。 5.紙帶選取:選擇一

5、條點跡清晰的紙帶,舍棄點跡密集部分,適當(dāng)選取計數(shù)點。 6.準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點連線,不能連成折線,應(yīng)作一條直線,讓各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。,考點一實驗原理與實驗操作 根據(jù)紙帶上兩點間的位移x和時間t,算出紙帶在這兩點間的平均速度v=。在要求不是很高的情況下,可以用這個平均速度粗略地表 示物體在經(jīng)過位移x內(nèi)某一位置時的瞬時速度。,考點突破,例1在本節(jié)的實驗中,打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz,記錄小車運(yùn)動的紙帶如圖所示,在紙帶上選擇6個計數(shù)點A、B、C、D、E、 F,相鄰兩

6、計數(shù)點之間還有四個點未畫出,各點到A點的距離依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。 根據(jù)學(xué)過的知識可以求出打B點時小車的速度vB= m/s,C、E兩點間的平均速度為 m/s。,答案0.250.45,解析相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s,所以vB== m/s= 0.25 m/s,== m/s=0.45 m/s,例2打點計時器是高中物理中重要的實驗儀器,如圖甲、乙所示是高中物理實驗中常用的兩種,請回答下面的問題。,(1)甲圖是 打點計時器,電源采用的是 。 (2)乙圖是 打點計時器,電源采用的是 。 (3)已知打點

7、計時器所用交流電源的頻率是f,用它記錄一個運(yùn)動小車的位移情況,打出的一條紙帶和已選好的計數(shù)點0、1、2、3、4如圖丙所示。某同學(xué)測量出1、2兩點間的距離為x12,3、4兩點間的距離為x34,由此可計算出1、2兩點間的平均速度為;3、4兩點間的平均速度為。,變式1某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運(yùn)動。,實驗步驟如下: 安裝好實驗器材; 讓小車拖著紙帶運(yùn)動,打點計時器在紙帶上打下一系列小點,重復(fù)幾次,選出一條點跡比較清晰的紙帶,從便于測量的點開始,每五個點取一個計數(shù)點,如圖乙所示; 測出x1、x2、x3。 結(jié)合上述實驗步驟,請你繼續(xù)完成下列問題: (1)實驗中,除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫

8、紙)、小車、一端附有滑輪的長,木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列的儀器和器材中,必須使用的有 。 A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源 C.秒表D.刻度尺E.天平F.重錘G.彈簧測力計 H.滑動變阻器 (2)如果小車做勻加速直線運(yùn)動,所得紙帶如圖乙所示,則x1、x2、x3的關(guān)系是,已知打點計時器打點的時間間隔是t,則打c點時小車的速度大小是。,名師點撥,1.如何選取紙帶和計數(shù)點 要選取點跡清楚的紙帶,舍掉開始比較密集的點跡,從便于測量的地方取一個開始點,然后每5個點取一個計數(shù)點,測量出相鄰計數(shù)點間的距離。 2.判定物體運(yùn)動的性質(zhì) 通過研究紙帶上各點之間的間距,可以判斷物

9、體的運(yùn)動情況。若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移x1、x2、x3基本相等,則物體在實驗誤差允許,范圍內(nèi)做勻速運(yùn)動。若x=xm-xn(xm、xn為紙帶上相鄰的兩段位移)是一個定值,則物體在實驗誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動。 3.由紙帶求物體的運(yùn)動速度 “平均速度法”求速度:做勻變速直線運(yùn)動的物體,物體在某段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)物體的平均速度,即vn=。,考點二實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1.用圖象表示速度 物體運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系也可以用圖象描述。以速度v為縱軸、時間t為橫軸在方格紙上建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)實驗中的v、t數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點。再用一條平滑曲線來“擬合”坐標(biāo)系中描出的點,

10、這條曲線反映了速度v與時間t的關(guān)系,如圖所示。,2.實驗中計算加速度的三種方法 (1)v-t圖象法:先根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中,物體在某段時間的中間時刻的瞬時速度等于物體在這段時間內(nèi)的平均速度,即vn=,求出打第n 個點時紙帶的瞬時速度,然后作出v-t圖象,圖象的斜率即為小車運(yùn)動的加速度。 (2)公式法:利用已測得的兩組數(shù)據(jù)(tn,vn)和(tm,vm)代入公式a== 求解,這種方法計算得出的結(jié)果誤差較大。,(3)根據(jù)x=aT2求a:如圖所示的紙帶,相鄰兩點的時間間隔為T,且滿足x6-x5=x5-x4=x4-x3=x3-x2=x2-x1,即a1=,a2=,a3=,然后取平均值, 即=,這樣可使所給

11、數(shù)據(jù)全部得到利用,以提高準(zhǔn)確性。,例3在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實驗中: (1)實驗室提供了以下器材:打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測力計。其中在本實驗中不需要的器材是。 (2)如圖甲所示是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶,紙帶上相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,打點計時器打點的時間間隔T=0.02 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm。,甲 下表列出了打點計時器打下B、C、F點時小車的瞬時速度,請在表中

12、填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度。,(3)以A點為計時起點,在圖乙中畫出小車的速度-時間關(guān)系圖線。 乙,(4)根據(jù)所畫出的小車的速度-時間關(guān)系圖線計算出小車的加速度a= m/s2。 (5)如果當(dāng)時電源中交變電流的頻率f=49 Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道,由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏(填“大”或“小”)。,答案(1)彈簧測力計(2)0.8640.928(3)見解析(4)(0.620.01)(5)大,解析(1)本實驗中不需要測量力的大小,因此不需要的器材是彈簧測力計。 (2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中,某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度可知: vD===0

13、.864 m/s 同理可得vE=0.928 m/s。 (3)小車的速度-時間關(guān)系圖線如圖所示。,(4)在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度,則a==(0.620.01) m/s2。 (5)加速度a==x,因為實際頻率低于50 Hz,而計算時代入的仍是5 0 Hz,所以會造成測量值比實際值偏大。,變式2某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置分析勻變速直線運(yùn)動,電火花計時器所接電源頻率為50 Hz,圖乙是他在實驗中得到的一條紙帶,他將選出的紙帶舍去開始密集的點跡,然后從便于測量的點開始,每5個點取一個計數(shù)點,如圖乙中A、B、C、D、E、F、G點所示,他把一個毫米刻度尺放在紙帶上,其零刻線和計數(shù)點A(A為所選

14、計數(shù)點中最早打下的點)對齊,試分析下列問題:,甲 乙 (1)讀出相鄰兩點間的長度,進(jìn)行下列計算并將結(jié)果填入表內(nèi)(單位:cm),由此可得出:在誤差允許的范圍內(nèi),,所以小車做運(yùn)動,小車的加速度a=m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。 (2)該同學(xué)在圖丙中已標(biāo)出B、C、D、F計數(shù)點對應(yīng)的坐標(biāo)點,請你在該圖中標(biāo)出與E計數(shù)點對應(yīng)的坐標(biāo)點,并畫出v-t圖。根據(jù)圖像求出小車通過A點時的瞬時速度vA=m/s(保留兩位有效數(shù)字)。,丙,答案見解析,解析(1)連續(xù)相鄰相等的時間間隔內(nèi)的位移差如下表(單位: cm):,在誤差允許的范圍內(nèi),小車在任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差相等,可見小車做勻加速直線運(yùn)動。 根據(jù)逐差法

15、得: a= =m/s2,0.40 m/s2 (2)小車通過E點的瞬時速度為 vE==m/s0.24 m/s 所作的圖像如圖所示。圖線在縱軸上的 截距表示小車通過A點時的瞬時速度,由 圖可看出,小車通過A點時的瞬時速度vA= 0.08 m/s。,考點三實驗拓展與實驗創(chuàng)新,例4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、鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃 儀。具體實驗步驟如下: 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。,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

16、水滴。 用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應(yīng)的刻度值。 采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 (1)實驗中看到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 。 (2)實驗中觀察到水滴“固定不動”時頻閃儀的閃光頻率為30 Hz,某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個水滴的距離如圖乙所示,根據(jù)數(shù)據(jù)測,得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s2;第8個水滴此時的速度v8=m/s。(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字),(3)該實驗存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可):。,名師點撥 本實驗還可以從以下方向進(jìn)行創(chuàng)新 (1)原理演化,變式3(2017課標(biāo),22,5分)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動,用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前,將該計時器固定在小車旁,如圖(a)所示。實驗時,保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動過程中,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴),(1)由圖(b)可知,小車在桌面上是(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動的。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動。小車運(yùn)動到 圖(b)中A點位置時的速度大小為m/s,加速度大小為m/s2。 (結(jié)果均保留2位有效數(shù)字),