實驗一勻變速直線運動市公開課獲獎?wù)n件

1、試驗一：研究勻變速直線運動一、試驗要求1.練習(xí)使用打點計時器，學(xué)會用打點紙帶研究小車運動情況2.會利用打點紙帶求勻變速直線運動速度、加速度3.能畫出小車運動v-t圖象，依據(jù)圖象求加速度二、試驗原理1.打點計時器(1)作用：計時儀器，當(dāng)所用交流電源頻率f=50Hz時，每隔0.02s打一次點. 電磁打點計時器：4-6V交流電源.(2)工作條件 電火花打點計時器：220V交流電源.第1頁第1頁(3)紙帶上點意義.表示和紙帶相連物體在不同時刻位置.能夠利用紙帶上打出點確定計數(shù)點間時間間隔.經(jīng)過研究紙帶上各點之間間距，能夠判斷物體運動情況. 2.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動方法設(shè)s1、s2、s3

2、、s4為紙帶上相鄰兩個計數(shù)點之間距離，假如s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=常數(shù)，即連續(xù)相等時間間隔內(nèi)位移之差為恒量，則與紙帶相連物體做勻變速直線運動.第2頁第2頁打點計時器、一端附有滑輪長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙. 三、試驗器材四、試驗環(huán)節(jié)1.把帶有滑輪長木板平放在試驗桌上，將滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪一端，并把打點計時器連接在電源上第3頁第3頁2.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊掛上適當(dāng)鉤碼.把紙帶穿過打點計時器復(fù)寫紙下，并把它一端固定在小車后面，調(diào)整滑輪高度，使細繩與長木板平行. 如圖所表示3.將小車停在靠近打點計

3、時器處，先接通電源，等打點計時器打點穩(wěn)定后，放開小車.換上新紙帶，重復(fù)試驗3次第4頁第4頁4.從幾條紙帶中選擇一條比較抱負紙帶，舍掉開始一些比較密集點，在后面便于測量地方找一個開始點，以后依次每五個點取一個計數(shù)點，擬定好計數(shù)始點，并標明0、1、2、3、4，測量各計數(shù)點到0點距離d，統(tǒng)計并填入表中位置編號0123456時間t/s-d/m-s/m-v/ms-1-第5頁第5頁五、數(shù)據(jù)處理1.由試驗數(shù)據(jù)得出v-t圖象(1)依據(jù)表格中v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標系中仔細描點.(2)作一條直線，使同一次試驗得到各點盡也許落到這條直線上，落不到直線上各點應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)，這條直線就是此次試驗v-t圖線，它是一

4、條傾斜直線.第6頁第6頁2. 圖象分析：(1)直接分析圖象特點得出.小車運動v-t圖象是一條傾斜直線，如圖所示，當(dāng)初間增長相同值t，速度也會增長相同值v，由此得出結(jié)論：小車速度隨時間均勻變化.(2)通過函數(shù)關(guān)系進一步得到，既然小車運動v-t圖象是一條傾斜直線，那么v隨t改變函數(shù)關(guān)系式為vktb，顯然v與t成線性關(guān)系，小車速度隨時間均勻改變. 第7頁第7頁1.小車運動時摩擦不均勻，打點不穩(wěn)定引起系統(tǒng)誤差2.紙帶上計數(shù)點間距測量以及作v-t圖象引起偶然誤差六、主要誤差分析七、注意事項1.平行：紙帶、細繩要和長木板平行2.靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點計時器位置3.一先一后：試驗時應(yīng)先接通電

5、源，后釋放小車；試驗后先斷開電源，后取下紙帶4.預(yù)防碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，預(yù)防鉤碼落地，小車與滑輪碰撞第8頁第8頁5.減小誤差：小車另一端掛鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打點太少，或者速度太小，使紙帶上打點過于密集6.紙帶選?。哼x擇一條點跡清楚紙帶，舍棄點密集部分，適當(dāng)選取計數(shù)點7.準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取適當(dāng)單位，仔細描點連線，不能連成折線，應(yīng)作一條直線，讓各點盡也許落到這條直線上，落不到直線上各點應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)第9頁第9頁1.鉤碼帶動小車做加速運動時，因受摩擦等各方面影響，致使小車加速度不恒定，即小車不能真正做勻加速直線運動，因此可用阻力小氣墊導(dǎo)

6、軌替換長木板；2.用頻閃照相或光電計時辦法替換打點計時器，可避免由于電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點間時間間隔不完全相等，提升試驗準確度.八、試驗改進第10頁第10頁1.某同窗在測定勻變速直線運動加速度時，得到了幾條較為抱負紙帶，并在每條紙帶上每5個計時點取一個計數(shù)點,依打點先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷，部分缺失，如圖所表示.請依據(jù)給出甲、乙、丙、丁四段紙帶回答：(1)從紙帶甲上撕下那段應(yīng)當(dāng)是乙、丙、丁三段紙帶中_.(2)打紙帶甲時，物體加速度大小是_m/s2;打計數(shù)點1時，物體速度大小是_m/s.第11頁第11頁【解析】因小車做勻變速直線運動，加速度保持不變，打甲紙帶時

7、，加速度 m/s2=0.6 m/s2,又小車運動加速度： 則4、5兩點間隔為：s5=s2+3aT2=36.010-3 m+30.60.12 m=5410-3 m=54.0 mm,因此從紙帶甲上撕下那段應(yīng)是丙. m/s=0.33 m/s.答案：(1)丙 (2)0.6 0.33第12頁第12頁2.如圖所表示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置能夠測定重力加速度.(1)所需器材有打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾鐵架臺和帶夾子重物，另外還需_(填字母代號)器材.A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、毫米

8、刻度尺第13頁第13頁(2)通過作圖象辦法能夠剔除偶然誤差較大數(shù)據(jù)，提升試驗準確程度.為使圖線斜率等于重力加速度，除作v-t圖象外，還可作_圖象，其縱軸表示是_，橫軸表示是_. 第14頁第14頁【規(guī)范解答】(1)選D.打點計時器需接交流電源.重力加速度與物體質(zhì)量無關(guān)，因此不需要天平和砝碼.計算速度需要測相鄰計數(shù)點間距離，需要毫米刻度尺，故D正確.(2)由公式v22gh，如繪出 圖象，其斜率也等于重力加速度.答案：(1)D (2) 速度平方二分之一 重物下落高度第15頁第15頁3.某學(xué)生利用“研究勻變速直線運動”試驗裝置來測量一個質(zhì)量m=50g重錘下落時加速度值，該學(xué)生將重錘固定在紙帶下端，讓紙

9、帶穿過打點計時器，試驗裝置如圖所表示.第16頁第16頁(1)下列是該同窗正確試驗操作和計算過程，請?zhí)顚懫渲锌瞻撞糠郑辉囼灢僮鳎篲，釋放紙帶，讓重錘自由落下，_.取下紙帶，取其中一段標出計數(shù)點如圖所表示，測出相鄰計數(shù)點間距離分別為s1=2.60 cm，s2=4.14 cm，s3=5.69 cm，s4=7.22 cm，s5=8.75 cm，s6=10.29 cm，已知打點計時器打點間隔T=0.02 s，則重錘運動加速度計算表示式為a=_，代入數(shù)據(jù)，可得加速度a=_m/s2(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).第17頁第17頁(2)該同窗從試驗結(jié)果發(fā)覺，重錘下落時加速度比實際重力加速度小，為了有效地縮小這個

10、試驗測得加速度與實際重力加速度之差，請你提出一個有效改進辦法：_. 第18頁第18頁(2)重錘下落時加速度比實際重力加速度小，是因為重錘下落時所受空氣阻力過大或者紙帶與打點計時器限位孔之間摩擦阻力過大.為了有效地縮小這個試驗測得加速度與實際重力加速度之差，能夠?qū)⒅劐N換成較大質(zhì)量重錘或者試驗過程中重錘下落時盡也許減小紙帶與限位孔之間摩擦.【解析】(1)試驗時，應(yīng)先接通打點計時器電源，再釋放紙帶，試驗結(jié)束，應(yīng)馬上關(guān)閉電源.由逐差法求解重錘下落加速度：答案：(1)接通電源 試驗結(jié)束關(guān)閉電源 9.60(9.599.61都正確)(2)將重錘換成較大質(zhì)量重錘或者試驗過程中重錘下落時盡也許減小紙帶與限位孔之

11、間摩擦第19頁第19頁4.利用圖1所表示裝置可測量滑塊在斜面上運動加速度.一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲位置可移動，當(dāng)一帶有遮光片滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連計時器能夠顯示出遮光片從光電門甲至乙所用時間t.改變光電門甲位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間距離x，記下相應(yīng)t值，所得數(shù)據(jù)如表所表示.第20頁第20頁x(m) 0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4x/t(m/s)1.711.621.551.451.341

12、.22(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度大小a、滑塊通過光電門乙時瞬時速度v1、測量值x和t四個物理量之間所滿足關(guān)系式是_；(2)依據(jù)表中給出數(shù)據(jù)，在圖2給出坐標紙上畫出 圖 線；(3)由所畫出 圖線，得出滑塊加速度大小為a=_m/s2(保留2位有效數(shù)字).第21頁第21頁【規(guī)范解答】(1)由運動學(xué)公式x=v0t+ at2=(v1at)t+ at2=- at2v1t，變形為 ，從此式可知， 圖線是一條斜率為負值直線.(2)依據(jù)題目提供數(shù)據(jù)按 進行處理，把處理數(shù)值相應(yīng)描點，然后用一根直線連接這些點，所得圖象如圖所表示.第22頁第22頁(3)由圖線知斜率絕對值為 =1.0，又從 atv1知

13、，斜率絕對值為 a，故有 a=1.0，即a=2.0 m/s2.答案：(1) at+v1或 +v1t(2)見規(guī)范解答圖 (3)2.0(1.82.2范圍內(nèi)均正確)第23頁第23頁5.光電計時器是一個研究物體運動情況慣用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所表示，a、b分別是光電門激光發(fā)射和接受裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就能夠準確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束時間統(tǒng)計下來.現(xiàn)利用圖乙所表示裝置測量滑塊和長木板間動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面接觸點，1和2是固定在長木板上適當(dāng)位置兩個光電門，與之連接兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，試驗時，讓滑塊從長木板頂端滑下，第2

14、4頁第24頁光電門1、2各自連接計時器顯示擋光時間分別為1.0102s和4.0103s.用精度為0.05mm游標卡尺測量滑塊寬度為d1.010cm.(1)滑塊通過光電門1時速度v1_m/s，滑塊通過光電門2時速度v2_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)第25頁第25頁(2)由此測得瞬時速度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_，要使瞬時速度測量值更靠近于真實值，可將_寬度減小一些.(3)為了計算出滑塊加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量_.則用這些物理量計算加速度表示式為a=_.第26頁第26頁【解析】(1)v1 m/s1.0 m/sv2 m/s2.5 m/s(2)v1、v2實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時平均速度，要使瞬時速度測量值更靠近于真實值，可將滑塊寬度減小一些.(3)為了計算出滑塊加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量物理量有兩種方案.第27頁第27頁方案一：測滑塊由光電門1運動至光電門2所用時間t，由v2=v1+at得方案二：測兩光電門之間距離L，由 =2aL得答案：(1)1.0 2.5 (2)平均速度 滑塊(3)滑塊由光電門1運動至光電門2所用時間t或兩光電門之間距離L 或第28頁第28頁6.小球做勻變速直線運動時頻閃照片如圖