屆高考一輪復(fù)習(xí)實驗研究勻變速直線運動

1、屆高考一輪復(fù)習(xí)實驗研究勻變速直線運動 電火花打點計時器的工作電壓：220V交流電 (2)根據(jù)紙帶判斷物體的運動情況 如果紙帶上的點間隔均勻，說明物體做勻速直線運動，如果x為相鄰兩點間距，T為打點的周期，則勻速直線運動的速度v xT 設(shè)相鄰點間距分別為x1、x2、x3若x2x1x3x2x4x3xn1xnx，則說明物體做勻變速直線運動 第1頁/共37頁 +1151(1)(+)312nnnxxnnTnnnv 根據(jù)紙帶上的點求瞬時速度如圖 ，已知物體做勻變速直線運動，欲求打下第 個點時紙帶的瞬時速度，由 點到 點這段時間的中間時刻恰好為打下 點的時刻，可知打下點時的瞬時速度應(yīng)等于這段時間內(nèi)的平均速度，

2、 即： 第2頁/共37頁 65432122+3 3-4“”152.mnxxxxxxTxxaaaaaBCDEFamvn Tt 根據(jù)紙帶上的點求勻變速直線運動的加速度 利用 逐差法 求 ，如 利用任意兩段計數(shù)點間的位移求 ：如 利用圖象求 ，求出 、 、 、 、各點的即時速度，畫出如圖 圖線，圖線的斜率 就是所要 求 的 加速度 第3頁/共37頁 3實驗器材 電火花打點計時器或電磁打點計時器，小車，紙帶，細繩，鉤碼，刻度尺，導(dǎo)線，電源第4頁/共37頁 4實驗過程 (1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，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，連接好電路把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過

3、滑輪，下邊掛上合適的鉤碼把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面 (2)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，打點計時器就在紙帶上打下一列小點換上新紙帶，重復(fù)實驗三次第5頁/共37頁 (3)數(shù)據(jù)處理：用vt圖象法，先根據(jù)勻變速直線運動某段時間中點的瞬時速度等于這段時間的平均速度即vn(xnxn1)/2T求出打第n個點時紙帶的瞬時速度，然后作出vt圖象，圖線的斜率即為物體運動的加速度：av/t.第6頁/共37頁一、實驗操作技巧的應(yīng)用一、實驗操作技巧的應(yīng)用 問題：該實驗有哪些注意事項？問題：該實驗有哪些注意事項？ 解答：(1)固定打點計時器時應(yīng)讓限位孔處

4、在長木板的中央位置，固定打點計時器后要輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯阻滯現(xiàn)象 (2)滑輪不能過高，調(diào)節(jié)細繩與板面平行 (3)若紙帶上出現(xiàn)雙點或漏點現(xiàn)象，可通過適當(dāng)調(diào)整振動片的長度予以糾正，若紙帶上出現(xiàn)拖痕和點跡不清，應(yīng)調(diào)整振針長度第7頁/共37頁 (4)小車應(yīng)由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止小車從板上掉下來 (5)先接通電源，后讓紙帶運動 (6)打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源第8頁/共37頁 例例1：在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學(xué)的操作中有以下實驗步驟：A拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B將打點計時器固定在平板上，并接好電源C把一條細繩

5、拴在小車上，細繩跨過滑輪，下面掛上適當(dāng)重的鉤碼D取下紙帶E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔第9頁/共37頁 其中有錯誤或遺漏的步驟，在下面的橫線上將以上步驟完善_，按合理順序填寫在橫線上_ 第10頁/共37頁 A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶 C中應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細繩與平板平行 D中應(yīng)先斷開電源，再取下紙帶補充F，換上新紙帶，重復(fù)操作兩次 G，斷開電源，整理好儀器所以合理的順序為BECADFG.第11頁/共37頁 警示：只有保證小車實際是做勻加速直線運動，測量的加速度大小才真實，所以安裝調(diào)節(jié)細繩與板面平行，限位孔在長木板的中央位置，以保證小車運動時不從木板的一側(cè)偏下來；滑輪、車輪

6、靈活，盡可能保證加速度不變 點評：該題考查實驗的步驟，必須要理解實驗原理和了解注意事項，才能正確解答此題第12頁/共37頁二、利用公式法處理實驗數(shù)據(jù) 問題：利用公式法求加速度的原理是什么？有哪些注意事項？ 解答：該實驗原理是已經(jīng)確認(rèn)實驗小車做勻變速運動，即加速度恒定下進行實驗分析，所以才有推論x是一恒量如果實驗小車的運動性質(zhì)不明，則需要先判斷小車是否做勻變速運動另為了減少實驗的誤差，應(yīng)該利用“逐差法”來處理數(shù)據(jù)第13頁/共37頁 例例2：某同學(xué)在做“測定勻變速直線運動的加速度”實驗時打出的紙帶如圖153所示，每兩點之間還有四點沒有畫出來，圖中上面的數(shù)字為相鄰兩點間的距離，打點計時器的電源頻率為

7、50Hz.(答案保留三位有效數(shù)字)(1)打第4個計數(shù)點時紙帶的速度v4_.(2)06點間的加速度為a_.第14頁/共37頁245265412324222m / s +11.00+12.9010220.1+ m /+17.8 10990.11.20m / s1.9/s8m sxxTxxxxxxvTa解析： 答案：1.20m/s1.98m/s2 第15頁/共37頁322111212-221 ()“”0.1s0.202snnaax xx xTTxxnnaTaaa 該題若不用逐差法，而是只用則 ，相當(dāng)于只用到了第一組和最后一組數(shù)據(jù)，這樣起不到用多組數(shù)據(jù)減少誤差的作用而逐差法讓各組數(shù)據(jù)都得到了利用，起到

8、了減小誤差的作用 本題中 每兩個點之間還有四個點未畫出 ，相鄰兩點之間的時間間隔為，而不：是警示，點評：第16頁/共37頁三、利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)三、利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 問題：怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)？問題：怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)？ 解答：用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)是物理實驗中最常用的方法之一用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是直觀、簡便，有取平均的效果由圖線的斜率、截距、包圍面積等可以研究物理量之間的變化關(guān)系，找出規(guī)律第17頁/共37頁作圖的規(guī)則： (1)作圖一定要用坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)測量數(shù)據(jù)有效數(shù)字的多少和結(jié)果的需要來定 (2)要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔一定相等的間距按有效數(shù)字位數(shù)標(biāo)明數(shù)值 (3)圖

9、上連線要用直尺(直線、折線)或曲線尺(光滑曲線)，連接時不一定通過所有的數(shù)據(jù)點，而要使數(shù)據(jù)點在線的兩側(cè)合理的分布 (4)在圖上求直線的斜率時，要選取線上相距較遠的兩點不一定要取原來測的數(shù)據(jù)點第18頁/共37頁 例例3：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運動的一段紙帶如圖154所示，在紙帶上選擇A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出第19頁/共37頁 (1)根據(jù)學(xué)過的知識可以求出小 車 在 B 點 的 速 度 為 vB_m/s，CE間的平均速度為_m/s； (2)以打B點時為計時起點，建立vt坐標(biāo)系如圖155所

10、示，請在圖中作出小車運動的速度與時間的關(guān)系圖線； (3)根據(jù)圖線可得小車運動的加速度為_m/s2.第20頁/共37頁 20.1200.1s m / s . .10.140.0:0.2 50.5m / s 0.42125m / sBCACEECvvtxxv 相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔 為 ，所以 圖象如 解析下圖所示 22m /0.550.250.31s.s3m /vta 在 圖象中，圖線的斜率表示加速度，即 第21頁/共37頁 點評：作vt圖象時，要盡可能使更多的點在一直線上，不在直線上的各點也要盡可能對稱分布在直線的兩旁，偏差過大的點不予考慮 警示：實驗用逐差法求得的加速度值和用圖象法求得的

11、加速度值是一致的，比用公式ax/T2求得的加速度更準(zhǔn)確第22頁/共37頁 1.圖156甲為電磁打點計時器的實物圖，其中6為限位孔，5為振針，打點計時器使用46V的交流電源，若使用的電流的頻率為50Hz，則每打兩個點的時間間隔為0.02s；若在某次實驗中打出的紙帶如圖乙所示，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)打點計時器？使振針適當(dāng)縮短一些.第23頁/共37頁 2.在實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下表 為了計算加速度，合理的方法是( ) 第24頁/共37頁 ABtanCDvtaaavt根據(jù)任意兩點的速度用公式 算出加速度 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象，量出其傾角，用公式 求出加速度 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象

12、，由圖象上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間用公式 算出加速度 依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度第25頁/共37頁 解析：方法A偶然誤差較大方法D實際也是僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也較大只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應(yīng)的速度時間圖象，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減小偶然誤差由于在物理圖象上，兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，不同的坐標(biāo)分度會得到不同的傾角，當(dāng)然atan的值也不一樣，所以B錯；C正確答案：C第26頁/共37頁 3.某學(xué)生在練習(xí)使用打點計時器時出現(xiàn)下列現(xiàn)象，紙帶穿過限位孔，接通打點計時器源，拉動紙帶，但在紙帶上打不上點，其可能的原因是_ 答案：復(fù)寫紙使用時間過

13、長或打點計時器的振針過高。第27頁/共37頁 4.某同學(xué)用圖157所示裝置測量重力加速度g，所用交流電頻率為50Hz.在所選紙帶上取某點為0號計數(shù)點，然后每3個點取一個計數(shù)點，所有測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號如圖158所示第28頁/共37頁3265215212222(8.66)7 -m /AsTgggx xxxxTgxTT 該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)為相鄰兩計數(shù)點的時間間隔 ： 由 ，方法取平均值； ： 第29頁/共37頁526341162121232123434626255-338.673 m / s .AB. 3(B)B(B AggggxxxxxxTTxxxxxxxxxxxxTxx 由，取平均值 從

14、數(shù)據(jù)處理方法看，在 、中，對實驗結(jié)果起作用的，方法中有；方法中有因此，選擇方法 或更合理，這樣可以減少實驗的系統(tǒng)或偶然 誤差本實驗誤、差的主要來源偶然方法：有阻力)()( 空氣阻力，振針的阻力，限位孔的阻力，復(fù)寫紙的阻力等 ，交流電頻率，長度測量，數(shù)據(jù)處理 試舉出法等兩條方第30頁/共37頁 (4)小車應(yīng)由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止小車從板上掉下來 (5)先接通電源，后讓紙帶運動 (6)打點結(jié)束后立即關(guān)閉電源第31頁/共37頁二、利用公式法處理實驗數(shù)據(jù) 問題：利用公式法求加速度的原理是什么？有哪些注意事項？ 解答：該實驗原理是已經(jīng)確認(rèn)實驗小車做勻變速運動

15、，即加速度恒定下進行實驗分析，所以才有推論x是一恒量如果實驗小車的運動性質(zhì)不明，則需要先判斷小車是否做勻變速運動另為了減少實驗的誤差，應(yīng)該利用“逐差法”來處理數(shù)據(jù)第32頁/共37頁 1.圖156甲為電磁打點計時器的實物圖，其中6為限位孔，5為振針，打點計時器使用46V的交流電源，若使用的電流的頻率為50Hz，則每打兩個點的時間間隔為0.02s；若在某次實驗中打出的紙帶如圖乙所示，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)打點計時器？使振針適當(dāng)縮短一些.第33頁/共37頁 ABtanCDvtaaavt根據(jù)任意兩點的速度用公式 算出加速度 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象，量出其傾角，用公式 求出加速度 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出速度時間圖象，由圖象上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間用公式 算出加速度 依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度第34頁/共37頁 解析：方法A