物理魯科版（2019）必修第一冊 2.4科學測量：做直線運動物體的瞬時速度課件

2勻變速直線運動2.4科學測量：做直線運動物體的瞬時速度如何測量小車在運動過程中的時間和位移？思考v計時工具秒表、手機………測量工具刻度尺、米尺………誤差大打點計時器一、打點計時器工作原理：接通電源后，振針以0.02s的周期振動，當紙帶在運動物體的帶動下運動時，上下振動的振針便通過復寫紙在紙帶上留下一系列的小點。

兩種打點計時器0ABCDE

F

G任意相鄰兩點對應間隔的時間均為0.02s相鄰兩點之間的間距可用刻度尺測量時間位移共同點與區(qū)別1.打點方式不同：電磁打點計時器：利用振動的振針打點電火花計時器：利用火花放電打點3.振針打點時與紙帶接觸，會對紙帶產(chǎn)生阻礙作用；而火花放電基本不會阻礙紙帶的運動電磁打點計時器：10V以下交流電電火花計時器：220V交流電2.電源電壓不同：相同點：打點頻率相同不同點：模擬打點計時器為了解某同學競走的加速過程，老師讓他拿著底部穿孔、滴水比較均勻的飲料瓶競走，然后通過留在地上的水印分析他的速度變化情況。請大家試一試，并說明其中的道理。迷你實驗室頻閃照相工作原理：在頻閃照相中，頻閃燈每隔相等的時間閃光一次，可得運動物體間隔相等的頻閃照片。頻閃照相與打點計時器均可以記錄物體運動的時間和位移信息。二、測量小車的瞬時速度1、實驗目的（1）測量小車的瞬時速度（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻變速直線運動（3）學須使用打點計時器2、實驗器材電磁打點計時器（或電火花打點計時器）、低壓交流電源（或220V交流電源）、紙帶、長木板（或軌道）、U形夾、小車、毫米刻度尺3、實驗原理與設計（1）紙帶上打出的原始點為計時點（2）由于紙帶被打出的原始點過于密集，測出的間距誤差較大，為便于測量和計算，我們另選間距較大且時間間隔相等的計時點來研究，這樣的點叫做計數(shù)點。計時點如何選擇計數(shù)點？舍去開頭密集的點，選取便于測量的某點作為計時的起點，記為點0，依次向后每5個點選取一個計數(shù)點，分別記為1，2，3…….相鄰兩個計數(shù)點間隔的時間T=0.10s。0123（3）用刻度尺量出相鄰兩計數(shù)點間的長度，分別記為s1，s2，s3....如何根據(jù)求紙帶上某點的瞬時速度？3、實驗原理與設計0123s1s2s3用較短時間間隔內(nèi)的平均速度可近似視為瞬時速度。極限法DFDFDF方案1方案2方案3哪種方案能更準確的獲得E點的瞬時速度？請說明理由4、實驗步驟（1）把打點計時器固定在長木板一端，并將該端墊高，使長木板形成斜面。（2）將長60cm左右的紙帶一端穿過打點計時器，另一端固定于小車，盡量讓小車靠近打點計時器。（3）先打開打點計時器開關，稍后（打點穩(wěn)定后）釋放小車，待小車滑倒斜面底端時止住小車，關閉開關。取下紙帶，檢查點跡。若有問題，可換上新紙帶，調(diào)試后重復上述步驟。（4）選擇點跡清晰的紙帶，避開點跡密集部分，從距打點的開始端幾厘米處選擇一個點記為點0。在該點后面，依次標出間隔時間相等的計數(shù)點1,2,3..（5）根據(jù)打點計時器的周期，計算各計數(shù)點到點0對應的時間t，測量各計數(shù)點與下一相鄰計數(shù)點的間距s，將t和s的相應數(shù)據(jù)填入表中。5、注意事項（1）固定打點計時器時，應注意使兩限位孔和小車運動軌跡在同一直線上?；啿荒苓^高,細繩應與木板平行。（2）開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。（3）實驗中“接通電源”和“釋放小車”兩步應先接通電源,打點穩(wěn)定后釋放小車；打點結(jié)束后立即關閉電源，再將紙帶取下。（4）實驗時要注意保護小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。所以，當小車到達滑輪前及時用手按住它。列表法小車的瞬時速度隨時間增大而增大【猜想】小車是做勻加速直線運動嗎?用什么方法來驗證?--

0.201

0.2800.432

0.355

0.512

改變木板傾斜的角度，或在小車上放置重物，再做兩次實驗。【例題】根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)計算并說明小車的速度如何變化？6、數(shù)據(jù)處理6、數(shù)據(jù)處理

如圖所示，0、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點，S1、S2、S3……為相鄰兩計數(shù)點之間的距離，若△S=S2－S1=……=C（常數(shù)），即若兩連續(xù)相等的時間間隔里的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速運動。s1s2s3s4s5s6如何根據(jù)紙帶求小車的加速度？

下列哪種方法更好？

A：

B：

提高了實驗數(shù)據(jù)的利用率，減小了偶然誤差逐差法--

0.201

0.2800.355

0.432

0.512

圖像法1.選擇表格數(shù)據(jù)選擇合適標度建立坐標系(讓圖象盡量分布在坐標系平面的大部分積)2.描點3.連線擬合。用直線擬合,讓盡可能多的點處在直線上,不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側(cè)。v/(m·s-1)

00.10.20.30.40.5

0.10.20.30.40.5v/(m·s-1)

00.10.20.30.40.5

0.10.20.30.40.5（1）圖像具有什么特點？一條傾斜的直線（2）小車的運動特點？速度隨時間均勻變化（3）如何根據(jù)圖像求小車的加速度？小車做勻加速直線運動

誤差分析誤差產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差①紙帶上計數(shù)點間隔距離的測量②v-t圖線作出的并非一條直線①多次測量求平均值②大多數(shù)點在線上，不在線上的點盡可能分布在線的兩側(cè)系統(tǒng)誤差①小車、紙帶運動過程中有摩擦②電源的不穩(wěn)定性①使用電火花打點計時器②使用穩(wěn)壓電源1、本實驗中，關于計數(shù)點間時間間隔的下列說法中正確的有()A．每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點問的時間間隔為0.10秒B．每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔是0.08秒C．每隔五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點問的時間間隔為0.08秒D．每隔五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0.10秒隨堂練習A2、在用打點計時器(電源頻率為50Hz)研究物體做初速度為零的直線運動的某次實驗中，紙帶的記錄如圖所示，圖中前幾個點模糊，因此從A點開始每5個點