第3章 第2節(jié) 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究

1、.第2節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法3測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度4學(xué)會(huì)探究僅在重力作用下物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和方法二、實(shí)驗(yàn)原理1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1構(gòu)造及特點(diǎn)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造圖示工作電壓220 V交流電46 V交流電打點(diǎn)方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動(dòng)打點(diǎn)周期0.02 s0.02 s記錄信息位移、時(shí)間2工作原理：紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在物體帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)，振針的上下振動(dòng)便會(huì)通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘狭粝乱幌盗行↑c(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02 s，相鄰兩點(diǎn)之間的間隔 可以用尺子測量，這樣打點(diǎn)計(jì)時(shí)器既記錄了時(shí)間，又記錄了對(duì)應(yīng)的位移2

2、頻閃照相法及其應(yīng)用1頻閃照相法：利用照相技術(shù)，每隔一定時(shí)間曝光一次，從而形成間隔一樣時(shí)間的影像的方法2頻閃燈：每隔相等時(shí)間閃光一次，如每隔0.1 s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(dòng)物體每隔相等時(shí)間所到達(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(dòng)的時(shí)間和位移3物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷方法1利用平均速度v，當(dāng)t很短時(shí)，可以近似認(rèn)為平均速度等于t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，利用速度和時(shí)間關(guān)系判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)2利用ss2s1s3s2snsn1aT2判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、低壓交流電源、小車、墊

3、片、長木板、刻度尺、導(dǎo)線等.一、實(shí)驗(yàn)步驟1將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板的一端，并用墊片墊高此端，使木板傾斜如圖3­2­1所示圖3­2­12連接好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電路注意此過程中要斷開開關(guān)3將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連接在小車后面，并使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器4閉合電路開關(guān)，然后釋放小車，打完紙帶后立即關(guān)閉電源5更換紙帶，重復(fù)操作三次6選擇一條點(diǎn)跡最明晰的紙帶，舍掉開頭一些過于密集的點(diǎn)，找一適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)作為開場點(diǎn)選擇相隔0.1 s的假設(shè)干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)展長度測量，并將數(shù)據(jù)填入下面表格中.計(jì)數(shù)點(diǎn)位置編號(hào)0123456時(shí)間t/s00.10.20.30.40.50.6相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔

4、s/m對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v/m·s1二、數(shù)據(jù)處理1用逐差法求加速度以取六個(gè)間隔為例，那么a1，a2，a3.加速度的平均值為aa1a2a3s4s5s6s1s2s3逐差法處理數(shù)據(jù)求加速度的平均值，好處是各個(gè)數(shù)據(jù)都得到了利用，到達(dá)正、負(fù)偶爾誤差充分抵消的作用，使計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)值2用v­t圖象求加速度1在三條紙帶中選擇一條最明晰的，舍掉開頭一些比較密集的點(diǎn)跡，在后邊便于測量的地方找一個(gè)開場點(diǎn)，為了測量方便和減小誤差，通常選擇相隔0.1 s的假設(shè)干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)展測量，在選好的開場點(diǎn)下面標(biāo)明0，在第六個(gè)點(diǎn)下面標(biāo)1，在第11個(gè)點(diǎn)的下面標(biāo)2，依此類推，每5個(gè)點(diǎn)下面計(jì)一個(gè)數(shù)，這些標(biāo)數(shù)字的點(diǎn)叫做

5、計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖3­2­2所示，測出兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間隔 分別為s1、s2、s3填入下表圖3­2­2位置間隔0112233445間隔間隔 s/m2根據(jù)測量結(jié)果，再利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的求解方法，即中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可以用這段時(shí)間內(nèi)的平均速度來求解，也就是vn，可求出打第n個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，并將瞬時(shí)速度的值填入下表.位置編號(hào)1234時(shí)間t/s速度v/m·s13作出速度時(shí)間圖象在坐標(biāo)紙上，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)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，如圖3­2­3所示，通過觀察、考慮，找出這些點(diǎn)的

6、分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點(diǎn)的分布趨向，用一條平滑的曲線包括直線連接這些點(diǎn)，并盡量讓多數(shù)點(diǎn)落在曲線上或直線上，不在曲線或直線上的點(diǎn)應(yīng)分布在曲線或直線兩側(cè)，且兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致一樣圖3­2­3三、誤差分析誤差產(chǎn)生原因減小方法偶爾誤差紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間間隔 的測量v­t圖作出的并非一條直線屢次測量求平均值大多數(shù)點(diǎn)在線上，不在線上的點(diǎn)盡可能均勻分布在兩側(cè)系統(tǒng)誤差小車、紙帶運(yùn)動(dòng)過程中有摩擦電源的不穩(wěn)定性使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用穩(wěn)壓電源四、本卷須知1開場釋放小車時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2應(yīng)該是先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車3打點(diǎn)完畢，立即斷開電源4如打出的點(diǎn)較輕或是短線時(shí)，應(yīng)調(diào)

7、整振針距復(fù)寫紙的高度5選擇一條點(diǎn)跡明晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適中選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清楚時(shí)間間隔T.6每打好一條紙帶，將定位軸上的復(fù)寫紙換個(gè)位置，以保證打點(diǎn)明晰7不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到開場點(diǎn)之間的間隔 讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位8要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T0.02 s×50.1 s.9在坐標(biāo)紙上畫v­t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)五、實(shí)驗(yàn)探究物體僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)1實(shí)驗(yàn)原理及器材重錘拖著紙帶豎直下落時(shí)，假如所受阻力比重錘的

8、重力小得多，可近似認(rèn)為重錘僅在重力作用下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)打出的紙帶分析研究重錘的運(yùn)動(dòng)規(guī)律使用的器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、重錘、鐵夾及鐵架臺(tái)2.主要實(shí)驗(yàn)步驟 1如圖3­2­4所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)限位孔上下對(duì)齊，連接好電源圖3­2­42把紙帶穿過兩個(gè)限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，讓重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，翻開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開手讓重錘和紙帶自由下落4重復(fù)幾次，選取一條點(diǎn)跡明晰的紙帶分析計(jì)算3實(shí)驗(yàn)本卷須知1為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選質(zhì)量大、體積小的物體如重錘等2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)豎直固定好 3重錘

9、應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且要先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放手讓重錘運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)探究1實(shí)驗(yàn)步驟的考察在“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中，是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)步驟如下：A拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，放開紙帶，再接通電源B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上，并接好電路C把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼D小車停頓運(yùn)動(dòng)后，直接取下紙帶E將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔F換上新紙帶，重復(fù)操作三次，然后從各紙帶中選取一條明晰的進(jìn)展數(shù)據(jù)處理其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有：1_ _；2_將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上_【解析】實(shí)驗(yàn)過

10、程中應(yīng)先接通電源再放開紙帶，取下紙帶前應(yīng)先斷開電源，所以錯(cuò)誤操作是A、D步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過程，合理順序?yàn)锽ECADF.【答案】1A中應(yīng)先通電，再放開紙帶2D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源BECADF實(shí)驗(yàn)探究2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理在用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)打出了一條紙帶，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，他按打點(diǎn)先后順序取5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，如圖3­2­5所示，那么相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 _s用刻度尺量得OA1.50 cm，AB1.90 cm，BC2.30 cm，CD2.70 cm.由此可知，紙帶做 _選填“勻加速或

11、“勻減速運(yùn)動(dòng)，打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為_m/s.物體運(yùn)動(dòng)的加速度為_m/s2.結(jié)果保存兩位有效數(shù)字圖3­2­5【解析】按打點(diǎn)先后順序每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，那么計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s.sABOABCABCDBC0.40 cm；那么紙帶做勻加速運(yùn)動(dòng)vC m/s0.25 m/s.a m/s20.40 m/s2.【答案】0.10勻加速0.250.40實(shí)驗(yàn)探究3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖3­2­6所示，一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，用每間隔 s曝光一次的頻閃相機(jī)拍攝不同時(shí)刻小球位置的照片，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個(gè)小球的像之間的時(shí)間間隔為 s，測得小球在幾個(gè)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移數(shù)據(jù)見表，那么圖3­2­6s1/cms2/cms3/cms4/cm8.209.3010.4011.501小球在連續(xù)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差_選填“相等或“不相等，小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)屬于_直線運(yùn)動(dòng)2有甲、乙兩位同學(xué)計(jì)算小球加速度方法如下：甲同學(xué)：a1，a2，a3，a乙同學(xué)：a1，a2，a你認(rèn)為甲、乙中哪位同學(xué)的計(jì)算方法正確？_，加速度值為_m/s2.3圖中頻閃相機(jī)拍攝第二張照片的時(shí)刻小球瞬時(shí)速度為_m/s.【解析】1根據(jù)表格中位移數(shù)據(jù)可