2023-2024學(xué)年魯科版必修一 2-4科學(xué)測量作直線運(yùn)動物體的瞬時(shí)速度 課件（20張）

2023/9/28第4節(jié)

科學(xué)測量：作直線運(yùn)動物體的瞬時(shí)速度2023/9/28一、運(yùn)動時(shí)間和位移的記錄電磁打點(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)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓220V_______6V_______打點(diǎn)方式周期性產(chǎn)生_______振針周期性_________打點(diǎn)周期_____s_____s記錄信息位移、時(shí)間電火花上下振動0.020.02交流電交流電頻閃照相法利用頻閃照相法。①頻閃照相法：利用照相技術(shù)，每隔一定時(shí)間曝光一次，從而形成間隔相同時(shí)間的頻閃照片的方法。②頻閃燈：每隔_________時(shí)間閃光一次，如每隔0.1s閃光一次，即每秒閃光10次。

③頻閃照片：利用頻閃燈照明，照相機(jī)可以拍攝出運(yùn)動物體每隔相等_________所到達(dá)的位置，通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。

④記錄信息：物體運(yùn)動的時(shí)間和_________。

相等

時(shí)間

位移2023/9/28二、測量小車的瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）測量小車的瞬時(shí)速度，（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻速直線運(yùn)動（3）學(xué)習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)器材：

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、小車、紙帶、長木板、毫米刻度尺2023/9/28△t＝？△x＝？疏密與速度的關(guān)系（1）需測量的量：（2）關(guān)系式：所選取的兩點(diǎn)間的位移△x和時(shí)間△t平均速度實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)：利用紙帶求瞬時(shí)速度紙帶的處理——測平均速度2023/9/2801234.................2023/9/28求紙帶在幾段時(shí)間中的位移和平均速度區(qū)間0-11-22-33-40-22-4△x/m△t/sv/(m·s-1)0.010.0140.0180.0220.0240.0400.080.080.080.080.160.160.1250.1750.2250.2750.1500.2502023/9/28在時(shí)間間隔很短時(shí)，平均速度可近似為瞬時(shí)速度,由a=△v/△t可計(jì)算出加速度的數(shù)值相鄰段1～2段2～3段3～4段1～4段加速度a/m·s-20.6250.6250.6250.625由上述數(shù)據(jù)看出，小車做勻變速直線運(yùn)動作v-t圖象

以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，選定合適的坐標(biāo)標(biāo)度，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，用平滑的曲線連接描繪出的各點(diǎn)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在線上，不在線上的點(diǎn)應(yīng)大致分布在線的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)往往是因?yàn)殄e(cuò)誤造成的，應(yīng)舍去不用。得出v-t圖象如圖所示。.實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過直接分析圖象的特點(diǎn)得到小車運(yùn)動的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么當(dāng)時(shí)間增加相同的值Δt時(shí)，速度也會增加相同的值Δv?？梢缘贸鼋Y(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻增加（或變化）。2023/9/28逐差法求加速度

設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動，加速度是a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T里的位移分別是s1、s2、s3……則有△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3=……=aT2

由上式還可得到s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2同理有s5-s2=s6-s3=……=3aT2可見，測出各段位移s1、s2……即可求出加速度a1=（s4-s1）/3T2a2=(S5-S2)/3T2……再算出a1、a2……的平均值，就是我們測定勻變速直線運(yùn)動的加速度的逐差法。例：在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作中有以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤的步驟有

。A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先釋放紙帶，再接通電源B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鋁板上，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)?shù)牟鄞aD.取下紙帶E.將紙帶固定在小車后部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔請補(bǔ)充、改正以上步驟并寫出合理的順序（若有遺漏步驟可編上序號F、G……）

。ADB改正步驟：A步驟中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶；D步驟中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源。補(bǔ)充步驟F：換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。合理順序?yàn)椋築ECADF例：

在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)中：（1）如圖1所示，是某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔t=0.02s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.23cm。

下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，請?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度。（小數(shù)點(diǎn)后保留三位數(shù)字）（2）以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在坐標(biāo)圖（圖2）中作出小車的v-t圖像。（3）根據(jù)你作出的小車的v-t圖像計(jì)算出小車的加速度a=

m/s2。位置BCDEF速度/（m·s-1）0.7370.801

0.992◆描繪圖像時(shí)描點(diǎn)擬合的方法（1）為了描述實(shí)驗(yàn)中測量值之間的關(guān)系，先將其在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用一條平滑的曲線擬合這些點(diǎn)，不能用折線連接這些點(diǎn)。（2）本實(shí)驗(yàn)若沒有實(shí)驗(yàn)誤差，代表小車速度與時(shí)間關(guān)系的點(diǎn)將全部落在某條直線上。這樣，我們作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量在這條直線上，落不到直線上的各點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。2023/9/28

練1：在“測量小車的瞬時(shí)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動的時(shí)間。計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，圖為一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用米尺量出1、2、3、4、5點(diǎn)分別到0點(diǎn)的距離如圖所示（單位：cm）。由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小v4＝________m／s，小車的加速度大小a＝________m／s2。.......001234561.403.556.4510.1514.5519.700.4050.7562023/9/28例2．小球作直線運(yùn)動時(shí)的頻閃照片如圖所示，已知頻閃周期T＝0.1s，小球相鄰位置間距分別為OA＝6.51cm，AB＝5.59cm，BC＝4.70cm，CD＝3.80cm，DE＝2.89cm，EF＝2.00cm.小球在位置A時(shí)的速度大小vA＝________m/s.小球運(yùn)動的加速度大小a＝________m/s2.0.6050.9002023/9/28

練2：做勻速直線運(yùn)動的小車，牽引一條通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)剪下一段紙帶．如圖所示，每一小段紙帶的一端與x軸相重合，兩邊與y軸平行，將紙帶貼在坐標(biāo)系中．(1)仔細(xì)研究圖像，找出小車在相鄰時(shí)間內(nèi)位移存在的關(guān)系．(2)設(shè)Δt＝0.1s，請畫出該小車的v－t圖象(3)根據(jù)圖象求其加速度．y/cm2023/9/28答案：(1)相鄰相等的時(shí)間內(nèi)的位移差相等(2)見圖(3)0.8m/s22023/9/281、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電的計(jì)