2022屆湖南人教版新課標(biāo)高中總復(fù)習(xí)（第1輪）物理 公開課比賽一等獎-課件

第5講實驗：研究勻變速直線運動

1．實驗?zāi)康?/p>

(1)了解打點計時器的計時原理，理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間、位移)．

(2)會安裝并使用打點計時器，理解根據(jù)紙帶測量瞬時速度和加速度的方法．

2．實驗原理

(1)打點計時器是計時儀器，電磁打點計時器工作電源為

4～6

V

交流電源，電火花計時器工作電壓為220

V

交流電源．當(dāng)電源頻率為50Hz時，它每隔0.02

s打一次點．(2)“位移差法”判斷運動情況．設(shè)相鄰兩點之間的位移分別為x1，x2，x3…xn，則①若x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝0，則物體做

勻速直線

運動．②若x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝Δx(恒量)，則物體做

勻變速直線

運動．Δx＞0，為勻加速直線運動；Δx＜0，為

勻減速直線

運動．

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(xì)繩，鉤碼，刻度尺，導(dǎo)線，電源．

4．探究過程

(1)將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置．將紙帶從復(fù)寫紙下穿過．

(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．(3)數(shù)據(jù)處理：用v－t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＝(xn＋xn＋1)/2T求出打第n個點時紙帶的瞬時速度，然后作出v－t圖象，圖線的斜率即為物體運動的加速度：a＝Δv/Δt.

5．注意事項

(1)要在鉤碼落地處放置軟墊或沙箱，防止撞壞鉤碼．(2)要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上或撞壞滑輪．

(3)開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器．

(4)先接通電源，后釋放小車，每打完一條紙帶，應(yīng)及時切斷電源．

(5)不要分段測長度，應(yīng)測量各計數(shù)點到起點的距離，讀數(shù)時應(yīng)估讀毫米的下一位．

1．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．

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(yuǎn)的兩點．不一定要取原來測的數(shù)據(jù)點．

由于偶然因素的影響，造成測量值的無規(guī)則的起伏稱為偶然誤差，偶然誤差是由于各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的，各次測量有時偏大有時偏小，多次測量偏大和偏小的概率相同，因此多次測量求平均值可減小偶然誤差．

3．有效數(shù)字

解答：有效數(shù)字：測量數(shù)據(jù)和計算出的數(shù)據(jù)只能有一位不可靠數(shù)字，可靠數(shù)字和一位不可靠數(shù)字構(gòu)成有效數(shù)字．

(1)有效數(shù)字位數(shù)的確定①從左向右數(shù)，從第一個不為零的數(shù)字起，數(shù)到右邊最末一位估讀數(shù)字為止，包括末位為零的數(shù)字都是有效數(shù)字．如1.006m、21.60m均為4位有效數(shù)字．②有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關(guān)，如19.76m、0.1976m均為四位有效數(shù)字．③乘方不算有效數(shù)字，如3.6×103kg是兩位有效數(shù)字，但3600kg是四位有效數(shù)字．

1實驗的過程

例1：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上______________．

A．把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面

B．把打點計時器固定在長木板的沒有滑輪的一端，并連好電路

C．換上新的紙帶，再重做兩次D．把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面

E．使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動

F．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼

G．?dāng)嚅_電源，取出紙帶

解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上．把打點計時器固定在木板較高的一端，并連好電路．把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后．使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動，打完一條紙帶，斷開電源，取下紙帶，換上新紙帶，再重做兩次，即順序為DBFAEGC.答案：DBFAEGC

方法點撥：對實驗步驟可簡化為：放置→固定→連接→先接后放，開始實驗→重復(fù)實驗→數(shù)據(jù)分析，同時要理解實驗步驟中關(guān)鍵幾步，如“固定時定滑輪要伸出桌面，打點計時器固定于遠(yuǎn)離定滑輪的一端；開始實驗時先接通電源，后釋放小車”等．

變式訓(xùn)練1：在“研究勻變速直線運動”的實驗中，下列方法中有助于減少實驗誤差的是()A．選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位

B．使小車運動的加速度盡量小些

C．舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算

D．適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個數(shù)

解析：選取計數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔時，在測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A正確；在實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點很密，長度測量的相對誤差較大，測量準(zhǔn)確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大些，而使小車加速度增大的常見方法是適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個數(shù)，以增大拉力，故B錯，D對；為了減少長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點，因此C項正確．

2．實驗數(shù)據(jù)的處理

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1-5-1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)0—6點間的加速度為a＝____________.答案：(1)1.20m/s

(2)1.98m/s2

變式訓(xùn)練2：在測定勻變速直線運動的加速度的實驗中，用打點計時器打出了一條紙帶如圖1-5-2所示．紙帶上只畫了幾個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間都有三個點未畫出，圖中還標(biāo)出了其中兩段距離的大小，電流頻率為50Hz，由圖可知小車加速度的大小是__________m/s2.

解析：因每兩計數(shù)點之間還有3個點，故相鄰計數(shù)點間對應(yīng)的時間間隔T＝0.02×4s＝0.08s，由逐差法可得：a＝(x4－x1)/3T2＝2.31m/s2答案：2.31

3．實驗方法的遷移

例3：(2010·上海模擬)在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)測量數(shù)據(jù)后，通過計算得到了小車運動過程中各計時時刻的速度如表格所示．位置編號012345時間t/s00.10.20.30.40.5速度v/m·s－10.380.630.881.121.381.63

(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，小車做______________________運動．

(2)有一位同學(xué)想估算小車從位置0到位置5的位移，其估算方法如下：x＝(0.38×0.1＋0.63×0.1＋0.88×0.1＋1.12×0.1＋1.38×0.1)m＝…那么，該同學(xué)得到的位移________(選填“大于”、“等于”或“小