高考物理一輪復(fù)習(xí) 1實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)課件 滬科版必修1.ppt

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實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 學(xué)會(huì)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng) 2 掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法 s aT2 3 測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 實(shí)驗(yàn)原理 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 1 作用 計(jì)時(shí)儀器 當(dāng)所用交流電源的頻率f 50Hz時(shí) 每隔0 02s打一次點(diǎn) 2 工作條件 3 處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn) 計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn) 計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn) 要注意 每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 與 每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 取點(diǎn)方法是一樣的 時(shí)間間隔均為0 1s 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 6V以下交流電源電火花計(jì)時(shí)器 220V交流電源 2 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷 1 沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為s1 s2 s3 s4 若 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 且 s aT2 2 利用 平均速度法 確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 作出物體運(yùn)動(dòng)的v t圖像 若v t圖線是一條傾斜的直線 則說明物體的速度隨時(shí)間均勻變化 即做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 3 由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)速度的方法 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度vn 4 利用紙帶求物體加速度的兩種方法 1 逐差法 即根據(jù)s4 s1 s5 s2 s6 s3 3aT2 T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔 求出a1 a2 a3 再算出a1 a2 a3的平均值a 即為物體的加速度 2 圖像法 以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn) 利用vn 求出打各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度 描點(diǎn)得v t圖像 圖像的斜率即為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 實(shí)驗(yàn)器材 電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 小車 紙帶 細(xì)繩 鉤碼 刻度尺 導(dǎo)線 電源 復(fù)寫紙 實(shí)驗(yàn)過程 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 儀器安裝 1 把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上 并使滑輪伸出桌面 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端 連接好電路 2 把一條細(xì)繩拴在小車上 細(xì)繩跨過定滑輪 下邊掛上合適的鉤碼 把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并把它的一端固定在小車的后面 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 放手后 看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行 2 測(cè)量與記錄 1 把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 先接通電源 后放開小車 讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 換上新紙帶 重復(fù)三次 2 從三條紙帶中選擇一條比較理想的 舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn) 從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開始確定計(jì)數(shù)點(diǎn) 為了計(jì)算方便和減小誤差 通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位 即計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T 0 1s 正確使用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 并填入設(shè)計(jì)的表格中 3 利用某一段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 4 增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù) 再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次 二 數(shù)據(jù)處理1 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v t圖像 1 根據(jù)表格中的v t數(shù)據(jù) 在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn) 2 作一條直線 使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上 落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè) 這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v t圖線 它是一條傾斜的直線 如圖所示 2 由實(shí)驗(yàn)得出的v t圖像進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 1 直接分析圖像的特點(diǎn)得出 小車運(yùn)動(dòng)的v t圖像是一條傾斜的直線 如圖所示 當(dāng)時(shí)間增加相同的值 t時(shí) 速度也會(huì)增加相同的值 v 由此得出結(jié)論 小車的速度隨時(shí)間均勻變化 2 通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)一步得出 既然小車的v t圖像是一條傾斜的直線 那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v kt b 顯然v與t成線性關(guān)系 小車的速度隨時(shí)間均勻變化 誤差分析 1 偶然誤差 1 紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量有偶然誤差 故要多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 以盡量減小誤差 2 用作圖法作出的v t圖像并不是一條直線 為此在描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙 在縱 橫軸上選取合適的單位 用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn) 2 系統(tǒng)誤差 1 紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻 打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差 所以安裝時(shí)紙帶 細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行 同時(shí)選擇符合要求的交流電源的電壓及頻率 2 木板的粗糙程度并非完全相同 這樣測(cè)量得到的加速度只能是所測(cè)量段的平均加速度 可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導(dǎo)軌 注意事項(xiàng) 1 平行 紙帶 細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行 2 靠近 釋放小車前 應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置 3 先后順序 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源 后釋放小車 實(shí)驗(yàn)后先斷開電源 后取下紙帶 4 防止碰撞 在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng) 防止鉤碼落地 小車與滑輪碰撞 5 減小誤差 小車另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng) 避免速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少 或者速度太小 使紙帶上打的點(diǎn)過于密集 6 紙帶選取 選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶 舍棄點(diǎn)密集部分 適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 7 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(diǎn)過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大 仔細(xì)描點(diǎn)連線 不能連成折線 應(yīng)作一條直線 讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上 落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè) 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 1 用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板或在木板上鋪一層白紙以減小摩擦阻力 2 用頻閃照相的方法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 優(yōu)點(diǎn) 通過以上裝置的改進(jìn)能最大程度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車加速度不恒定 使小車盡可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 以提高實(shí)驗(yàn)的精確度 熱點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟 典題1 2013 廣東高考 研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 其中斜面傾角 可調(diào) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz 紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示 其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出 1 部分實(shí)驗(yàn)步驟如下 A 測(cè)量完畢 關(guān)閉電源 取出紙帶 B 接通電源 待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車 C 將小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 小車尾部與紙帶相連 D 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上 讓紙帶穿過限位孔 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是 用字母填寫 2 圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T s 3 計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5 4 為了充分利用記錄數(shù)據(jù) 減小誤差 小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a 解題探究 1 實(shí)驗(yàn)開始前 應(yīng)將小車?？吭?附近 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先 后 選填A(yù) 釋放小車B 接通電源 3 利用紙帶求加速度時(shí) 為減小誤差 常用的計(jì)算方法為 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 B A 逐差法 解析 1 實(shí)驗(yàn)的操作步驟應(yīng)先安裝實(shí)驗(yàn)器材 再接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 完成實(shí)驗(yàn) 關(guān)閉電源 取出紙帶 故正確的操作順序?yàn)镈 C B A 2 相鄰兩連續(xù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T 0 02s 5 0 1s 3 計(jì)數(shù)點(diǎn)5為4和6的中間時(shí)刻 故v5 4 為減小誤差 可充分利用數(shù)據(jù) 據(jù)s4 s1 3aT2 s5 s2 3aT2 s6 s3 3aT2 聯(lián)立求得平均加速度a 答案 1 D C B A 2 0 1 3 4 熱點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理和誤差分析 典題2 2012 山東高考 某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置 探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng) 重物落地后 物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上 尚未到達(dá)滑輪處 從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開始 每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz 1 通過分析紙帶數(shù)據(jù) 可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)和之間某時(shí)刻開始減速 2 計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為m s 計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為m s 保留三位有效數(shù)字 3 物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a m s2 若用來計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) g為重力加速度 則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值 選填 偏大 或 偏小 解題探究 1 判斷物塊是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的依據(jù)為 2 試分析物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的來源 提示 物塊運(yùn)動(dòng)時(shí) 除物塊和桌面間有摩擦力外 紙帶還受到限位孔的摩擦阻力作用 x aT2 解析 1 由于計(jì)數(shù)點(diǎn)6之前相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離之差約為2cm 而計(jì)數(shù)點(diǎn)6 7之間的距離比計(jì)數(shù)點(diǎn)5 6之間的距離多1 27cm 故可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開始減速 2 計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度v5 1 00m s 物塊做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小a加 2 00m s2 則計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度為v6 v5 a加T 1 00 2 00 0 1 m s 1 20m s 3 物塊做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a 2 00m s2 由牛頓第二定律得 mg ma 所以 由于除去物塊與桌面間的摩擦力 紙帶還受到摩擦力的作用 故計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值偏大 答案 1 67 或76 2 1 001 20 3 2 00偏大