高考物理創(chuàng)新案例(人教版)實驗一 研究勻變速直線運動ppt

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,歡迎進入物理課堂,一、實驗目的1．利用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律．2．能畫出小車運動的v－t圖象，并根據(jù)圖象求加速度．,3．勻變速直線運動的判斷看任意相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是否相等來判斷物體是否做勻變速直線運動，即可利用紙帶打出的點，若x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝aT2，則做勻變速直線運動．,三、實驗器材電火花計時器或電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片．四、實驗操作1．實驗步驟(1)把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如圖實－1－3所示．,圖實－1－3,(2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，并在繩的另一端掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器(紙帶要放在復寫紙下面)，并把紙帶的一端固定在小車的后面．(3)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點．換上新紙帶，重復二次．,(4)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，從后邊便于測量的點開始來確定計數(shù)點，為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時間單位，即T＝0.1s，如圖實－1－4所示，正確使用毫米刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離，并填入設計的表格中．,(5)利用某一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度求得各計數(shù)點的瞬時速度．(6)增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實驗．,2．數(shù)據(jù)處理(1)由實驗數(shù)據(jù)得出v－t圖象①根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標系中仔細描點，如圖實－1－5所示可以看到，對于每次實驗，描出的幾個點都大致落在一條直線上．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，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的v－t圖象，它是一條傾斜的直線．,(2)由實驗得出的v－t圖象進一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律．有兩條途徑進行分析：①直接分析圖象的特點得出，小車運動的v－t圖象是一條傾斜的直線，如圖實－1－6所示，當時間增加相同的值Δt，速度也會增加相同的值Δv，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化．②通過函數(shù)關系進一步得到，既然小車的v－t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關系式為v＝kt＋b，顯然v與t成“線性關系”，小車的速度隨時間均勻變化．,五、注意事項1．交流電源的電壓及頻率要符合要求．2．實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要調(diào)節(jié)振針的高度和更換復寫紙．3．開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器．4．先接通電源，計時器工作后再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源．5．要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達滑輪前應及時用手按住它．,6．牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大，加速度的大小以能在50cm長的紙帶上清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜．7．要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T＝0.025s＝0.1s.8．要多測幾組，以盡量減小誤差．9．描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點．,[例1]在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，為了能夠較準確地測出加速度，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上：________________.A．把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面B．把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路C．再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車,D．把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面E．把小車停在靠近打點計時器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復三次,解析：在實驗中要盡可能地保證小車做勻變速直線運動，同時也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運動情況，既要減小運動誤差也要減小紙帶的分析誤差．其中E項中的電源應采用交流電，而不是直流電．,答案：ABCDFG,[例2]如圖實－1－7所示，小車放在斜面上，車前端拴有不可伸長的細線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連．起初小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動打點計時器，釋放重物，小車在重物的,牽引下由靜止開始沿斜面向上運動，重物落地后，小車會繼續(xù)向上運動一段距離．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，圖實－1－8中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示．,(1)打a段紙帶時，小車的加速度為2.5m/s2.請根據(jù)加速度的情況，判斷小車運動的最大速度可能出現(xiàn)在b段紙帶中長度為________cm的一段．(2)盡可能利用c段紙帶所提供的數(shù)據(jù)，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),[答案](1)2.98(2)5.0,[例3]光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖實－1－9(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來．圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連,接的計時器顯示的擋光時間分別為1.010－2s和4.010－3s.用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數(shù)如圖(c)所示．,(1)滑塊的寬度d＝________cm.(2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將________的寬度減小一些．,[答案](1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑塊,1．“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖實－1－10所示的紙帶．圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()圖實－1－10,A．實驗時應先放開紙帶再接通電源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．從紙帶可求出計數(shù)點B對應的速率D．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s,答案：C,2．在“研究勻變速直線運動”的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下：,答案：C,3．(2010廣東高考)圖實－1－11是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶．,(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________．(2)ABCD是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點間距s＝________；C點對應的速度是________(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．,答案：(1)0.02s(2)0.70cm(0.68～0.72cm即可給分)0.100m/s,4．(2010重慶高考)某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz.在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當，紙帶被污染，如圖實－1－12所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.,若無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為________s；(2)打C點時物體的速度大小為________m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為________(用sA、sB、sD和f表示)．,5．伽利略在《兩種新科學的對話》一書中，討論了自由落體運動和物體沿斜面運動的問題，提出了這樣的猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運動，同時他還運用實驗驗證了其猜想．某校物理興趣小組依據(jù)伽利略描述的實驗方案，設計了如圖實－1－13所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運動．,(1)實驗時，讓滑塊從不同高度由靜止沿斜面下滑，并同時打開裝置中的閥門，使水箱中的水流到量筒中；當滑塊碰到擋板的同時關閉閥門(整個過程中水流可視為均勻穩(wěn)定的)．該實驗探究方案是利用量筒中收集的水量來測量________的．(2)下表是該小組測得的有關數(shù)據(jù)，其中s為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放后沿斜面下滑的距離，V為相應過程量筒收集的水量．分析表中數(shù)據(jù)，根據(jù)________，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運動的結(jié)論.,(3)本實驗誤差的主要來源有：距離測量的不準確，水從水箱中流出不夠穩(wěn)定，還可能來源于____________________等．(只要求寫出一種),6．某同學在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，其相鄰點間的距離如圖實－1－14所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s.,(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算打下B、E兩個點時小車的瞬時速度．(要求保留三位有效數(shù)字)vB＝________m/s，vC＝0.479m/s，vD＝0.560m/s，vE＝________m/s，vF＝0.721m/s.(2)以A點為計時零點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖實－1－15所示的坐標紙上，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線．(3)根據(jù)第(2)問中畫出的v－t圖線，求出小車運動的加速度為________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字),答案：(1)0.4000.640(2)見解析圖(3)0.80(0.78～0.82均可),同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,