《2018-2019版高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件 新人教版必修1.ppt（27頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第二章 勻變速直線運動的研究,1 實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,一,二,三,四,一、實驗目的 1.會運用已學知識處理紙帶,求各點的瞬時速度。 2.巧用v-t圖象處理數據,觀察規(guī)律。 3.掌握畫圖象的一般方法,并能用簡潔的語言進行闡述。,一,二,三,四,二、實驗器材 小車,細繩,鉤碼,一端附有定滑輪的長木板,打點計時器,低壓交流電源,導線兩根,紙帶,刻度尺等。,一,二,三,四,三、實驗原理 1.瞬時速度的計算:計算打各計數點時小車的速度,應在計數點附近取一個很短的時間Δt,把Δt時間內的平均速度當作打該點時小車的瞬時速度。 2.加速度的計算:逐差法。 (1)由紙帶判斷物體是否做加速度恒定的

2、直線運動。,實驗打出的紙帶如圖所示,O、A、B、C、D、E、F為每隔時間t選定的一系列計數點。我們可以認為OA、AB、…、EF段的平均速度就等于這些段位移所對應時間的中間時刻的瞬時速度,從而可得,一,二,三,四,若小車做加速度恒定的直線運動,則a1=a2=…=a5,即有x2-x1=x3-x2=…=x6-x5=Δx=at2 因此,小車是否做加速度恒定的直線運動,只要看小車在各個連續(xù)相等時間內的位移差是否都相等即可。,一,二,三,四,一,二,三,四,溫馨提示逐差法將x1、x2、…、x6各實驗數據都利用了,沒有丟失數據,使正負偶然誤差盡可能抵消,算出a值誤差較小。因此,實驗中要采用逐差法求加速度。,

3、一,二,四,三,四、實驗步驟 1.按圖所示,把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。 2.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過定滑輪,下邊掛上合適的鉤碼。將紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面。,一,二,四,三,3.把小車停在靠近打點計時器處,接通電源后放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就會在紙帶上打下一列點。取下紙帶后,將所用鉤碼質量標注在紙帶上,并給紙帶編號。換上新紙帶,改變鉤碼質量,重復實驗2次。 4.從3條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶。為了便于測量,舍掉開頭一些過于密集的小點,在后面便于測量的地方,找一

4、個適當的小點當作起始點。 5.為了測量方便,我們選擇相隔0.1 s(每打5次點的時間間隔)的若干計數點進行測量。在選好的起始點下面標上0,在第6點下面標上1,在第11點下面標上2,在第16點下面標上3……以此類推,點0、1、2、3、4、…叫計數點,兩個相鄰計數點間的位移分別是x1、x2、x3、…,一,二,四,三,6.根據紙帶的長度和計數點的多少選擇若干個計數點,一般取7個計數點為宜,并測出6段位移:x1、x2、x3、x4、x5、x6,把測量結果填入自制表格中。 7.利用實驗原理中提示的方法,計算出各計數點的瞬時速度,把計算結果記錄在自制表格中。 溫馨提示小車所掛鉤碼的個數既不能太多也不能太少,

5、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50 cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數點為宜。,一,二,三,一、實驗注意事項 1.開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。 2.應該是先接通電源,再釋放小車。 3.斷開電源,取下紙帶。 4.如打出的點較輕或是短線時,應調整振針距復寫紙的高度。 5.選擇一條理想的紙帶,“理想”是指紙帶上的點跡清晰,舍棄點密集的部分,適當選取計數點(注意計數點與計時點的區(qū)別),弄清楚所選時間間隔T等于多少秒。 6.每打一條紙帶前,先將定位軸上的復寫紙換個位置,以保證打點清晰。 7.不要分段測量各段位移,應盡

6、可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計數點到計數起點0之間的距離)。讀數時應估讀到分度值的下一位。,一,二,三,二、誤差分析 1.小車拉著紙帶所做的加速運動的加速度不恒定,這樣測量得到的加速度只能是所測量段的平均加速度。 2.紙帶上計數點間距離測量帶來偶然誤差。 3.用作圖法作出的v-t圖線并非一條直線。,一,二,三,三、數據處理 1.紙帶的選取和處理: (1)從多條紙帶中選取一條點跡清晰且點跡排成直線的紙帶進行處理。 (2)舍掉開頭一段過于密集的點,找一個適當的點做計時起點,為了減小測量誤差和便于計算,每隔4個“計時點”選取一個“計數點”進行測時,相鄰計數點的時間間隔為0.1 s。 (3)測量

7、距離是從選取的計時起點到各個計數點的距離。,一,二,三,2.數據處理:用描點法作速度—時間圖象。 (1)把各點的瞬時速度填入下表: (2)作v-t圖象: ①建立坐標系,縱坐標軸為速度v,橫坐標軸為時間t。 ②對坐標軸進行適當分度,使測量點差不多布滿坐標系。 ③描出測量點,應盡可能清晰。 ④用一條光滑的曲線(直線)連接坐標系中的點,明顯偏離曲線(直線)的點視為無效點,連線時應使連線兩側的點分布大致相同。 ⑤從最終結果看出小車的v-t圖象是一條傾斜的直線。,一,二,三,溫馨提示我們在作圖時,用一條曲線(包括直線)去擬合數據點,即所畫曲線盡可能貼近數據點,并使兩側點的分布大致相同,從而使每個有意義

8、的數據點都發(fā)揮了作用,取數據點的平均位置相當于初中實驗數據處理中的取平均值,是減小偶然誤差的一種最簡單的方法。,類型一,類型二,類型三,【例題1】 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,使用電磁打點計時器(所用交流電源的頻率為50 Hz),得到如圖所示的紙帶。圖中的點為計數點,相鄰兩計數點間還有四個點未畫出,下列表述正確的是( ) 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.從紙帶可求出計數點B對應的速度 D.相鄰兩個計數點間的時間間隔為0.02 s,類型一,類型二,類型三,解析:實驗時應先接通電源再放開紙帶,選項A錯誤;x6-x1=5aT2,x2-

9、x1=aT2,是5倍的關系,選項B錯誤;計數點B對應的速度等于AC過程的平均速度,即 C正確;由題意知,相鄰計數點間的時間間隔T=0.1 s,選項D錯誤。 答案:C 題后反思正確理解實驗原理,恰當取舍紙帶上的計數點可以有效地減小實驗誤差。,,,類型一,類型二,類型三,【例題2】 某同學在研究小車的運動實驗中,獲得一條點跡清晰的紙帶。已知打點計時器每隔0.02 s打一個點,該同學如圖所示選取了A、B、C、D、E、F六個計數點,對計數點進行測量的結果記錄在圖中,單位是cm。(保留三位有效數字) (1)紙帶在AE段運動的平均速度為 。 (2)打B、E兩點時速度分別為vB= ;vE=

10、 。 (3)如果小車做運動速度隨時間均勻增加的直線運動,則紙帶的加速度a= 。,類型一,類型二,類型三,點撥求加速度時,可根據逐差法來求。,類型一,類型二,類型三,答案:(1)0.495 m/s (2)0.415 m/s 0.655 m/s (3)2 m/s2 題后反思處理紙帶問題,要注意相鄰計數點間的時間間隔是多少。求加速度時,一般是利用逐差法,這樣可以有效地減小誤差,計算時要注意單位的統(tǒng)一。,類型一,類型二,類型三,【例題3】 在做“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗時,某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶,并在其上取了A、B、C、D、E、F 6個計數點(每相鄰兩個計數點間還有4個打點計

11、時器打下的點,本圖中沒有畫出),打點計時器接的是220 V、50 Hz的交流電源。他把一把毫米刻度尺放在紙帶上,其零刻度和計數點A對齊。,類型一,類型二,類型三,(1)按照有效數字的讀數規(guī)則讀出相鄰計數點AB、BC、CD、DE、EF間的距離x1、x2、x3、x4、x5, 它們依次為 cm、 cm、 cm、 cm、 cm。 (2)由以上數據可計算出打點計時器在打B、C、D、E各點時,物體的瞬時速度vB、vC、vD、vE依次是 m/s、 m/s、 m/s、 m/s。,類型一,類型二,類型三,(3)根據(2)中得到的數據,試在下邊所給的坐標系中,用作 v-t 圖象的方法,從圖象

12、中求出該物體的加速度a= 。(要標明坐標及其單位,單位大小要取得合適,使作圖和讀數方便,并盡量充分利用坐標紙),類型一,類型二,類型三,點撥:毫米刻度尺的精確度為1 mm,要注意估讀一位。物體做加速度不變的運動時,中間時刻的瞬時速度等于這一過程的平均速度。在v-t圖象中,圖線的斜率表示物體的加速度。,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,答案:(1)1.00 1.40 1.84 2.26 2.67 (2)0.120 0.162 0.205 0.247 (3)圖象見解析 0.425 m/s2 題后反思作圖象時,以速度v為縱軸,時間t為橫軸建立坐標系,描點后根據點跡分布規(guī)律擬合圖線。求圖線的斜率時,要在圖線上選取間隔距離適當較遠的兩個點。,