高中物理必修《研究勻變速直線運動的規(guī)律》教學課件2

微型專題實驗：研究勻變速直線運動的規(guī)律第二章

勻變速直線運動的研究[學習目標]1.進一步練習使用打點計時器.2.會利用平均速度求瞬時速度.3.會利用v－t圖象處理實驗數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷物體的運動性質(zhì).4.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度并會測量自由落體加速度.5.了解誤差和有效數(shù)字.內(nèi)容索引題型演練學以致用實訓演練達標檢測檢測評價達標過關(guān)技能儲備明確原理提煉方法技能儲備圖11.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間間隔T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…xn，若Δx＝

＝

＝

＝…＝xn－xn－1，則說明物體在做勻變速直線運動，且Δx＝

.x2－x1x3－x2x4－x3aT2一、實驗原理2.測定勻變速直線運動加速度的方法(1)圖象法①先根據(jù)“平均速度”法求出各計數(shù)點的速度vn＝

.②作v－t圖象，求出圖象的斜率即物體的

.加速度(2)利用位移差公式①xn＋1－xn＝

得a＝

，其中T為兩計數(shù)點之間的時間間隔.②逐差法若紙帶上選出多個計數(shù)點，可用逐差法求加速度a＝ aT2二、實驗器材(以小車的勻變速直線運動為例)打點計時器、

、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、復寫紙、坐標紙、刻度尺.電源三、注意事項1.開始釋放小車時，應使小車

打點計時器.2.先

，打點計時器正常工作后，再

，當小車停止運動時要及時斷開電源.3.要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即交流電源頻率為50Hz時，時間間隔為T＝0.02×

s＝

s.4.描點時最好用坐標紙，在縱、橫坐標軸上選取合適的單位，用細鉛筆認真描點.靠近接通電源釋放小車50.1四、誤差和有效數(shù)字1.誤差：測量值跟被測物理量的

之間的差異叫做誤差.誤差按產(chǎn)生原因可分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差.(1)偶然誤差①產(chǎn)生原因：由偶然因素造成的.②特點：多次重復同一測量時，偏大和偏小的

比較接近.③減小偶然誤差的方法：取平均值.真實值機會(2)系統(tǒng)誤差①產(chǎn)生原因：由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實驗

不完善造成的.②特點：多次重復測量的結(jié)果總是

(或小于)被測量的真實值.③減小系統(tǒng)誤差的方法：校準測量

，改進實驗

，完善實驗原理.2.絕對誤差和相對誤差(1)絕對誤差：測量值和

值之差.(2)相對誤差：絕對誤差與

值之比.方法大于儀器方法真實測量3.有效數(shù)字(1)定義：帶有一位

數(shù)字的近似數(shù)字叫做有效數(shù)字.(2)運算結(jié)果一般取兩位或三位有效數(shù)字表示.不可靠題型演練一、研究勻變速直線運動例1如圖2所示是某同學測量勻變速直線運動的加速度時，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個點取一個計數(shù)點，圖中注明了他對各計數(shù)點間距離的測量結(jié)果.所接電源是頻率為50Hz的交流電.圖2(1)為了驗證小車的運動是勻變速運動，請進行下列計算，并填入下表內(nèi).(單位：cm)答案解析x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x5

各位移差與平均值最多相差________cm，由此可以得多出結(jié)論：小車的運動是________.答案見解析解析數(shù)據(jù)如表所示.(單位：cm)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x51.601.551.621.531.611.58由數(shù)據(jù)表分析，可知各位移差與平均值最多相差0.05cm，在誤差允許范圍內(nèi)相鄰相等時間內(nèi)的位移差近似相等，因此可以得出結(jié)論：小車的運動是勻變速直線運動.答案解析(2)兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔Δt＝________s.答案見解析解析該打點計時器所接的電源是頻率為50Hz的交流電，紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點，即兩個相鄰計數(shù)點間有5段相等時間間隔，所以兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔Δt＝5×

s＝0.1s.答案解析(3)小車的加速度的計算式a＝________，加速度a＝________m/s2.答案見解析答案解析(4)計算打計數(shù)點B時小車的速度vB＝________m/s.答案見解析圖3x1/cmx2/cmx3/cmx4/cm8.209.3010.4011.50答案解析(1)小球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差_____(填“相等”或“不相等”)，小球運動的性質(zhì)屬于_______直線運動.相等勻加速解析由表格中的數(shù)據(jù)知，相鄰的相等時間內(nèi)的位移差為1.1cm，位移差相等，小球做勻加速直線運動.答案解析(2)沿斜面向下小球第三個位置速度為______m/s，小球的加速度為_____m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)0.9851.10二、自由落體加速度的測量例3某同學仿照“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗，利用如圖4甲所示的裝置測量重物做自由落體運動的加速度.圖4(1)對該實驗裝置及操作的要求，下列說法正確的是____(填寫字母序號).A.電磁打點計時器應接220V交流電源B.打點計時器的兩個限位孔應在同一條豎直線上C.開始時應使重物靠近打點計時器處并保持靜止D.操作時，應先放開紙帶后接通電源E.為了便于測量，一定要找到打點計時器打下的第一個點，并選取其以后各連續(xù)的點作為計數(shù)點答案解析√√解析電磁打點計時器應接4～6V交流電源，故A錯誤；打點計時器的兩個限位孔應在同一條豎直線上，故B正確；開始時應使重物靠近打點計時器處并保持靜止，故C正確；操作時，應先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤；為了便于測量，不一定找打出的第一個點，可以從比較清晰的點開始，故E錯誤.(2)圖乙是某同學在實驗中得到的一條較為理想的紙帶.把開頭幾個模糊不清的點去掉，以較清晰的某一個點作為計數(shù)點1，隨后連續(xù)的幾個點依次標記為點2、3、4.測量出各點間的距離已標在紙帶上，已知打點計時器的打點周期為0.02s.打點計時器打出點2時重物的瞬時速度為______m/s，重物做自由落體運動的加速度的值約為_____m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)答案解析0.3859.50解析打出點2時的瞬時速度等于1、3間的平均速度，則例4如圖5甲、乙是某研究性學習小組自己組裝的用DIS實驗裝置來測定當?shù)刂亓铀俣萭的兩套實驗方案(與數(shù)據(jù)采集器和計算機的連接均未畫出).圖5(1)補齊甲方案操作步驟：①如圖安裝好器材，啟動DIS，進入“用DIS測加速度的界面”.②開啟發(fā)射器電源，由靜止釋放發(fā)射器，獲得發(fā)射器自由下落的v－t圖象.③在圖象上選取兩點A、B，記錄vA、vB和兩點之間時間間隔Δt，求出該次實驗g值，④______________________.多次測量得出g的平均值解析為了減小實驗誤差，需要多次測量求得g的平均值；答案解析(2)為了減小該實驗的誤差，選取A、B兩點時應注意的是：______________________________________________.答案解析A、B兩點應解析這兩點的選取應注意相隔較遠一點，并且取在直線上的點，因為分布在直線兩側(cè)的點的實驗誤差較大；在v－t圖線的同一直線上，且相距較遠(3)乙方案中已測量的物理量有：球直徑d、球通過光電門1和2的時間Δt1、Δt2，還需測出的一個物理量是___________________________________________________，并寫出g值的表達式_______________.兩光電門之間的高度差h(或球從光電門1到光電門2的時間t)即還需要測量兩光電門之間的高度h，答案解析(4)為了減小實驗誤差，安裝乙方案中兩光電門時應注意：_______________________________________________.兩光電門水平且中心應在同一豎直線上，且相距較遠解析為了減小實驗誤差，實驗時間應盡量長一點，即兩光電門之間的距離大一些，因為是豎直方向上的運動，所以還需要保證兩光電門水平且中心在同一豎直線上.答案解析達標檢測1.(實驗：研究勻變速直線運動)圖6為接在周期為T＝0.02s低壓交流電源上的打點計時器，在紙帶做勻加速直線運動時打出的一條紙帶，圖中所示的是每隔4個計時點所取的計數(shù)點，但第3個計數(shù)點沒有畫出.由圖中的數(shù)據(jù)可求得：答案123解析圖6(1)該物體的加速度為_____m/s2；(保留兩位有效數(shù)字)0.74解析設1、2間的位移為x1,2、3間的位移為x2,3、4間的位移為x3，4、5間的位移為x4；因為周期為0.02s，且每打5個點取一個計數(shù)點，所以每兩個計數(shù)點之間的時間間隔為T＝0.1s；由勻變速直線運動的推論xm－xn＝(m－n)aT2得：x4－x1＝3aT2，代入數(shù)據(jù)得：(5.84－3.62)×10－2＝3×a×0.12，解得a＝0.74m/s2.123(2)第3個計數(shù)點與第2個計數(shù)點的距離約為_____cm；答案解析解析第3個計數(shù)點與第2個計數(shù)點的距離即為x2，由勻變速直線運動的推論：x2－x1＝aT2得：x2＝x1＋aT2，代入數(shù)據(jù)得：x2＝3.62×10－2＋0.74×0.12＝0.0436m，即為：4.36cm.4.36123(3)打第2個計數(shù)點時該物體的速度約為_____m/s.(保留兩位有效數(shù)字)答案解析解析勻變速直線運動中，某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故：0.401232.(實驗：研究勻變速直線運動)如圖7所示，某實驗小組用光電數(shù)字計時器測量小車在斜面上下滑時的加速度，實驗主要操作如下：答案123解析①用游標尺測量擋光片的寬度d；②測量小車釋放處擋光片到光電門的距離x；③由靜止釋放小車，記錄數(shù)字計時器顯示擋光片的擋光時間t；④改變x，測出不同x所對應的擋光時間t.(1)小車加速度大小的表達式為a＝____(用實驗中所測物理量符號表示)圖7123(2)根據(jù)實驗測得的多組x、t數(shù)據(jù)，可繪制圖象來得到小車運動的加速度，如果圖象的縱坐標為x，橫坐標為，實驗中得到圖象的斜率為k，則小車運動的加速度大小為____(用d、k表示).答案解析1231233.(自由落體加速度的測量)某同學用頻閃照相法研究小球的自由落體運動，選擇一張清晰的頻閃照片，剪掉前面小球重疊部分進行研究.已知小球在釋放位置時，球心與刻度尺的零刻度線對齊.(1)