高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 微型專(zhuān)題 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課件 新人教版必修1.ppt

微型專(zhuān)題實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 進(jìn)一步練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 2 會(huì)利用平均速度求瞬時(shí)速度 3 會(huì)利用v t圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 并據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 4 能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求加速度并會(huì)測(cè)量自由落體加速度 5 了解誤差和有效數(shù)字 內(nèi)容索引 題型演練學(xué)以致用實(shí)訓(xùn)演練 達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān) 技能儲(chǔ)備明確原理提煉方法 技能儲(chǔ)備 圖1 1 利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間間隔t內(nèi)的位移分別為x1 x2 x3 x4 xn 若 x xn xn 1 則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 且 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 at2 一 實(shí)驗(yàn)原理 2 測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度的方法 1 圖象法 先根據(jù) 平均速度 法求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度vn 作v t圖象 求出圖象的斜率即物體的 加速度 2 利用位移差公式 xn 1 xn 得a 其中t為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔 逐差法若紙帶上選出多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 可用逐差法求加速度a at2 二 實(shí)驗(yàn)器材 以小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)為例 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板 小車(chē) 細(xì)繩 鉤碼 復(fù)寫(xiě)紙 坐標(biāo)紙 刻度尺 電源 三 注意事項(xiàng)1 開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí) 應(yīng)使小車(chē)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 2 先 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后 再 當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)要及時(shí)斷開(kāi)電源 3 要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn) 一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 即交流電源頻率為50hz時(shí) 時(shí)間間隔為t 0 02 s s 4 描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙 在縱 橫坐標(biāo)軸上選取合適的單位 用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn) 靠近 接通電源 釋放小車(chē) 5 0 1 四 誤差和有效數(shù)字1 誤差 測(cè)量值跟被測(cè)物理量的之間的差異叫做誤差 誤差按產(chǎn)生原因可分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差 1 偶然誤差 產(chǎn)生原因 由偶然因素造成的 特點(diǎn) 多次重復(fù)同一測(cè)量時(shí) 偏大和偏小的比較接近 減小偶然誤差的方法 取平均值 真實(shí)值 機(jī)會(huì) 2 系統(tǒng)誤差 產(chǎn)生原因 由儀器結(jié)構(gòu)缺陷 實(shí)驗(yàn)不完善造成的 特點(diǎn) 多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果總是 或小于 被測(cè)量的真實(shí)值 減小系統(tǒng)誤差的方法 校準(zhǔn)測(cè)量 改進(jìn)實(shí)驗(yàn) 完善實(shí)驗(yàn)原理 2 絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差 1 絕對(duì)誤差 測(cè)量值和值之差 2 相對(duì)誤差 絕對(duì)誤差與值之比 方法 大于 儀器 方法 真實(shí) 測(cè)量 3 有效數(shù)字 1 定義 帶有一位數(shù)字的近似數(shù)字叫做有效數(shù)字 2 運(yùn)算結(jié)果一般取兩位或三位有效數(shù)字表示 不可靠 題型演練 一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 例1如圖2所示是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí) 從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分 他每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 圖中注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果 所接電源是頻率為50hz的交流電 圖2 1 為了驗(yàn)證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng) 請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算 并填入下表內(nèi) 單位 cm 答案 解析 各位移差與平均值最多相差 cm 由此可以得多出結(jié)論 小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是 答案見(jiàn)解析 解析數(shù)據(jù)如表所示 單位 cm 由數(shù)據(jù)表分析 可知各位移差與平均值最多相差0 05cm 在誤差允許范圍內(nèi)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差近似相等 因此可以得出結(jié)論 小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng) 答案 解析 2 兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 t s 答案見(jiàn)解析 解析該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的電源是頻率為50hz的交流電 紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 即兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有5段相等時(shí)間間隔 所以兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 t 5 s 0 1s 答案 解析 3 小車(chē)的加速度的計(jì)算式a 加速度a m s2 答案見(jiàn)解析 答案 解析 4 計(jì)算打計(jì)數(shù)點(diǎn)b時(shí)小車(chē)的速度vb m s 答案見(jiàn)解析 圖3 答案 解析 1 小球在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差 填 相等 或 不相等 小球運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)屬于 直線運(yùn)動(dòng) 相等 勻加速 解析由表格中的數(shù)據(jù)知 相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差為1 1cm 位移差相等 小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 答案 解析 2 沿斜面向下小球第三個(gè)位置速度為 m s 小球的加速度為 m s2 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 0 985 1 10 二 自由落體加速度的測(cè)量 例3某同學(xué)仿照 探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 這一實(shí)驗(yàn) 利用如圖4甲所示的裝置測(cè)量重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度 圖4 1 對(duì)該實(shí)驗(yàn)裝置及操作的要求 下列說(shuō)法正確的是 填寫(xiě)字母序號(hào) a 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接220v交流電源b 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一條豎直線上c 開(kāi)始時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處并保持靜止d 操作時(shí) 應(yīng)先放開(kāi)紙帶后接通電源e 為了便于測(cè)量 一定要找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn) 并選取其以后各連續(xù)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn) 答案 解析 解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接4 6v交流電源 故a錯(cuò)誤 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一條豎直線上 故b正確 開(kāi)始時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處并保持靜止 故c正確 操作時(shí) 應(yīng)先接通電源 再釋放紙帶 故d錯(cuò)誤 為了便于測(cè)量 不一定找打出的第一個(gè)點(diǎn) 可以從比較清晰的點(diǎn)開(kāi)始 故e錯(cuò)誤 2 圖乙是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到的一條較為理想的紙帶 把開(kāi)頭幾個(gè)模糊不清的點(diǎn)去掉 以較清晰的某一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1 隨后連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)依次標(biāo)記為點(diǎn)2 3 4 測(cè)量出各點(diǎn)間的距離已標(biāo)在紙帶上 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0 02s 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)2時(shí)重物的瞬時(shí)速度為 m s 重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度的值約為 m s2 結(jié)果保留3位有效數(shù)字 答案 解析 0 385 9 50 解析打出點(diǎn)2時(shí)的瞬時(shí)速度等于1 3間的平均速度 則 例4如圖5甲 乙是某研究性學(xué)習(xí)小組自己組裝的用dis實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的兩套實(shí)驗(yàn)方案 與數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)的連接均未畫(huà)出 圖5 1 補(bǔ)齊甲方案操作步驟 如圖安裝好器材 啟動(dòng)dis 進(jìn)入 用dis測(cè)加速度的界面 開(kāi)啟發(fā)射器電源 由靜止釋放發(fā)射器 獲得發(fā)射器自由下落的v t圖象 在圖象上選取兩點(diǎn)a b 記錄va vb和兩點(diǎn)之間時(shí)間間隔 t 求出該次實(shí)驗(yàn)g值 多次測(cè)量得出g的平均值 解析為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 需要多次測(cè)量求得g的平均值 答案 解析 2 為了減小該實(shí)驗(yàn)的誤差 選取a b兩點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意的是 答案 解析 a b兩點(diǎn)應(yīng) 解析這兩點(diǎn)的選取應(yīng)注意相隔較遠(yuǎn)一點(diǎn) 并且取在直線上的點(diǎn) 因?yàn)榉植荚谥本€兩側(cè)的點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)誤差較大 在v t圖線的同一直線上 且相距較遠(yuǎn) 3 乙方案中已測(cè)量的物理量有 球直徑d 球通過(guò)光電門(mén)1和2的時(shí)間 t1 t2 還需測(cè)出的一個(gè)物理量是 并寫(xiě)出g值的表達(dá)式 兩光電門(mén)之間的高度差h 或球從光電門(mén)1到 光電門(mén)2的時(shí)間t 即還需要測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的高度h 答案 解析 4 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 安裝乙方案中兩光電門(mén)時(shí)應(yīng)注意 兩光電門(mén)水平且中心應(yīng)在同一豎直線上 且相距較遠(yuǎn) 解析為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 實(shí)驗(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量長(zhǎng)一點(diǎn) 即兩光電門(mén)之間的距離大一些 因?yàn)槭秦Q直方向上的運(yùn)動(dòng) 所以還需要保證兩光電門(mén)水平且中心在同一豎直線上 答案 解析 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 圖6為接在周期為t 0 02s低壓交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 在紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶 圖中所示的是每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn) 但第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出 由圖中的數(shù)據(jù)可求得 答案 1 2 3 解析 圖6 1 該物體的加速度為 m s2 保留兩位有效數(shù)字 0 74 解析設(shè)1 2間的位移為x1 2 3間的位移為x2 3 4間的位移為x3 4 5間的位移為x4 因?yàn)橹芷跒? 02s 且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 所以每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t 0 1s 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論xm xn m n at2得 x4 x1 3at2 代入數(shù)據(jù)得 5 84 3 62 10 2 3 a 0 12 解得a 0 74m s2 1 2 3 2 第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離約為 cm 答案 解析 解析第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離即為x2 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論 x2 x1 at2得 x2 x1 at2 代入數(shù)據(jù)得 x2 3 62 10 2 0 74 0 12 0 0436m 即為 4 36cm 4 36 1 2 3 3 打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度約為 m s 保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 解析勻變速直線運(yùn)動(dòng)中 某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 故 0 40 1 2 3 2 實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如圖7所示 某實(shí)驗(yàn)小組用光電數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)在斜面上下滑時(shí)的加速度 實(shí)驗(yàn)主要操作如下 答案 1 2 3 解析 用游標(biāo)尺測(cè)量擋光片的寬度d 測(cè)量小車(chē)釋放處擋光片到光電門(mén)的距離x 由靜止釋放小車(chē) 記錄數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示擋光片的擋光時(shí)間t 改變x 測(cè)出不同x所對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間t 1 小車(chē)加速度大小的表達(dá)式為a 用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物理量符號(hào)表示 圖7 1 2 3 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的多組x t數(shù)據(jù) 可繪制圖象來(lái)得到小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度 如果圖象的縱坐標(biāo)為x 橫坐標(biāo)為 實(shí)驗(yàn)中得到圖象的斜率為k 則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為 用d k表示 答案 解析 1 2 3 1 2 3 3 自由落體加速度的測(cè)量 某同學(xué)用頻閃照相法研究小球的自由落體運(yùn)動(dòng) 選擇一張清晰的頻閃照片 剪掉前面小球重疊部分進(jìn)行研究 已知小球在釋放位置時(shí) 球心與刻度尺的零