3.2 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究—魯科版高中物理必修一課件(共25張PPT)

1、3.2 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)室中小車的運(yùn)動(dòng)是物理學(xué)中最簡單的物體運(yùn)實(shí)驗(yàn)室中小車的運(yùn)動(dòng)是物理學(xué)中最簡單的物體運(yùn)動(dòng)。我們?nèi)绾螠y(cè)量小車各時(shí)刻的速度、加速度呢動(dòng)。我們?nèi)绾螠y(cè)量小車各時(shí)刻的速度、加速度呢? ?可直可直接用直尺和秒表測(cè)量位移和時(shí)間，但誤差較大，用什接用直尺和秒表測(cè)量位移和時(shí)間，但誤差較大，用什么方法可減小測(cè)量誤差呢？么方法可減小測(cè)量誤差呢？引入課題一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及應(yīng)用一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及應(yīng)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種常見打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直流？交流？交流電1 1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）原理（2）構(gòu)造（3）工作電壓：4-6V尖端放電2 2、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)

2、器（1）構(gòu)造：如下圖（2）原理：脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤放電（3）工作電壓：220V0.02s打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，并且能記錄物體的相對(duì)位置。使用的共同特點(diǎn)：必須使用交流電我國民用交流電頻率為50Hz，所以所打的兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s3 3、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器t ？x ？疏密與速度的關(guān)系（1）需測(cè)量的量：（2）關(guān)系式：所選取的兩點(diǎn)間的位移x 和時(shí)間t 平均速度4 4、利用紙帶求速度和加速度、利用紙帶求速度和加速度紙帶的處理 測(cè)平均速度xvt實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器)、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端附有、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端附

3、有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源。電源。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近

4、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，讓把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，釋放小車，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小點(diǎn)，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小點(diǎn)，關(guān)閉電源。關(guān)閉電源。4.換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。換上新的紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù)，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。增減所掛鉤碼的個(gè)數(shù)，按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理1.瞬時(shí)速度的計(jì)算瞬時(shí)速度的計(jì)算(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點(diǎn)，在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始較密集的點(diǎn)，在后

5、面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn)，作為計(jì)數(shù)始點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明點(diǎn)，以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并標(biāo)明0、1、2、3、4如圖所示。如圖所示。(2)依次測(cè)出依次測(cè)出01、02、03、04的距離的距離s1、s2、s3、s4，填入表，填入表中。中。位置位置123456長度長度s1s2s3s4s5s6 各段長度各段長度時(shí)間間隔時(shí)間間隔v/(ms1)2.作出小車運(yùn)動(dòng)的作出小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象圖象(1)定標(biāo)度、描點(diǎn)：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致定標(biāo)度、描點(diǎn)：坐標(biāo)軸的標(biāo)度選取要合理，應(yīng)使圖象大致分布在坐標(biāo)平面中央。描點(diǎn)時(shí)要用平行于兩坐標(biāo)軸的虛線標(biāo)分布在坐標(biāo)平面中央。描點(diǎn)時(shí)要用平行于兩坐標(biāo)

6、軸的虛線標(biāo)明該點(diǎn)的位置坐標(biāo)。明該點(diǎn)的位置坐標(biāo)。(所描的點(diǎn)一般用所描的點(diǎn)一般用“”標(biāo)明標(biāo)明)(2)連線：畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在連線：畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì)，如圖所示。如圖所示。(3)觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因減小方法減小方法偶然誤偶然誤差差根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離而測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離而不是直接測(cè)量相鄰

7、計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距不是直接測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離離系統(tǒng)誤系統(tǒng)誤差差作作vt圖象不準(zhǔn)確有誤差圖象不準(zhǔn)確有誤差實(shí)驗(yàn)中作圖時(shí)應(yīng)選取合適的坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)中作圖時(shí)應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位單位木板的粗糙程度不完全相同木板的粗糙程度不完全相同盡量選粗糙程度均勻的木板盡量選粗糙程度均勻的木板七、注意事項(xiàng)七、注意事項(xiàng)(1)開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。開始釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車。(3)打點(diǎn)完畢，應(yīng)立即斷開電源。打點(diǎn)完畢，應(yīng)立即斷開電源。(4)要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達(dá)滑輪前要防止鉤碼落地，避免小車跟滑輪相

8、碰，在小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。及時(shí)用手按住。(5)牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。點(diǎn)太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大。(6)要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔在紙帶上每隔四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔t0.1s。(7)在坐標(biāo)紙上畫在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量

9、分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。二、頻閃照相法及其應(yīng)用二、頻閃照相法及其應(yīng)用頻閃照相與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的信息相比較，頻閃照相是如何記錄時(shí)間信息和位移信息的呢？100000000頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電的頻率，而相同時(shí)間出現(xiàn)的影像相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)，因此頻閃照片記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移。利用頻閃照片求物體的速度和加速度，與同紙帶的處理方法相同。現(xiàn)在你明白了嗎？針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1用如圖用如圖4所示的裝置做所示的裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是()A.小車從靠近定滑輪處釋放小車

10、從靠近定滑輪處釋放B.先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，再釋放小車先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，再釋放小車C.實(shí)驗(yàn)前要平衡小車受到的阻力實(shí)驗(yàn)前要平衡小車受到的阻力D.電火花計(jì)時(shí)器接學(xué)生電源直流輸出端電火花計(jì)時(shí)器接學(xué)生電源直流輸出端解析解析在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遠(yuǎn)離滑輪在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遠(yuǎn)離滑輪處，以便在紙帶上打出更多的點(diǎn)，有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤處，以便在紙帶上打出更多的點(diǎn)，有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差的減小，差的減小，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中為了在紙帶上打出更多的點(diǎn)，也為錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中為了在紙帶上打出更多的點(diǎn)，也為了打點(diǎn)的穩(wěn)定，應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后釋放小車，了打點(diǎn)的穩(wěn)定，應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后釋

11、放小車，B正確；正確；該實(shí)驗(yàn)不需要平衡小車受到的阻力，該實(shí)驗(yàn)不需要平衡小車受到的阻力，C錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器接錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器接220V交流電源，交流電源，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案B訓(xùn)練訓(xùn)練2某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖旁，如圖7(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水車。在小車運(yùn)動(dòng)過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴

12、，圖滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)記錄了桌面上連續(xù)6個(gè)水滴的位置。個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)已知滴水計(jì)時(shí)器每器每30s內(nèi)共滴下內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴個(gè)小水滴)(1)由圖由圖(b)可知，小車在桌面上可知，小車在桌面上是是_(填填“從右向左從右向左”或或“從左向右從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。運(yùn)動(dòng)的。(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到圖運(yùn)動(dòng)到圖(b)中中A點(diǎn)位置時(shí)點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為的速度大小為_m/s，加速度大小為加速度大小為_m/s2。(結(jié)果均保留結(jié)果均保留2位有效數(shù)字位有效數(shù)字)答案答案(1)從右向左從右向左(2)0.19 0.0380.038解析解析(1)小車在阻力的作用下做減速運(yùn)動(dòng)，由圖小車在阻力的作用下做減速運(yùn)動(dòng)，由圖(b)知，從右向知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。1 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為計(jì)時(shí)器工作電壓為4-6V4-6V, ,電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為220V220V，它們的打點(diǎn)周期都是它們的打點(diǎn)周期都是0.02S0.02S, ,同時(shí)還能記錄物體運(yùn)動(dòng)的位同時(shí)還能記錄物體