高中物理必修《研究勻變速直線運動的規(guī)律》教學課件1

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，并據此判斷物體的運動性質.4.能根據實驗數(shù)據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.內容索引技能儲備明確原理提煉方法題型演練學以致用實訓演練達標檢測檢測評價達標過關技能儲備一、實驗原理圖11.利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動的方法如圖1所示，沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間間隔T內的位移分別為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－x3aT22.測定勻變速直線運動加速度的方法(1)圖象法①先根據“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

.(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加速度二、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.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.交流電源接通電源靠近釋放小車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.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.誤差按產生原因可分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差.(1)偶然誤差①產生原因：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產生原因：由儀器結構缺陷、實驗

不完善造成的.②特點：多次重復測量的結果總是

(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.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)運算結果一般取兩位或三位有效數(shù)字表示.方法大于儀器方法真實測量不可靠題型演練一、研究勻變速直線運動例1

(2018·溫州市十五校聯(lián)考)同學們利用如圖2所示裝置做“研究勻變速直線運動”實驗.請你完成下列有關問題：

(1)實驗室提供如圖3甲、乙兩種打點計時器，某實驗小組決定使用電火花計時器，則應選用圖中的

(填“甲”或“乙”)計時器.乙答案解析圖2圖3解析題圖甲為電磁打點計時器，題圖乙為電火花計時器，故選乙；(2)另一實驗小組使用的是電磁打點計時器，圖4中，接線正確的是

(填“甲”或“乙”)乙答案解析電磁打點計時器使用的是6V以下交流電源，故題圖乙的連接是正確的；解析圖4(3)小宇同學選取一條清晰紙帶進行研究，在紙帶上確定出九個計數(shù)點，如圖5所示，相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，根據紙帶提供的信息，紙帶上3、5兩點間距離為

mm.35.0答案解析由題圖可得點3對應的刻度值為2.50cm，點5對應的刻度值為6.00cm，所以3、5兩點間的距離為6.00cm－2.50cm＝3.50cm＝35.0mm.解析圖5(4)紙帶上計數(shù)點6的瞬時速度為

m/s，小車運動的加速度為

m/s2(瞬時速度保留3位有效數(shù)字，加速度保留2位有效數(shù)字).答案解析0.2550.40(5)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中對于減小實驗誤差有益的是

.A.墊高長木板的一端，使小車在不掛鉤碼時能在木板上做勻速運動B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點，利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗CD答案解析實驗過程中，應使小車做勻加速直線運動，故選用平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗.處理紙帶時，應舍去紙帶上密集的點，利用點跡清晰，點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量，以減少讀數(shù)誤差，故選C、D.解析由此可以得多出結論：小車的運動是

.例2如圖6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)點間距離的測量結果.打點計時器所接電源是頻率為50Hz的交流電.答案見解析圖6(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.(單位：cm)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x5答案解析解析數(shù)據如表所示.(單位：cm)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x51.601.551.621.531.61由數(shù)據表分析，可知各位移差與平均值最多相差0.05cm，在誤差允許范圍內相鄰相等時間內的位移差近似相等，因此可以得出結論：小車的運動是勻變速直線運動.(2)兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔Δt＝

s.答案見解析答案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.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.答案見解析答案解析二、自由落體加速度的測量例3如圖7所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物拖著紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度.(1)所需器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需

(填字母序號)中的器材.A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺答案解析圖7D解析

打點計時器需接交流電源；重力加速度與物體的質量無關，所以不需要天平和砝碼；計算速度時需要用刻度尺測量相鄰計數(shù)點間的距離，故選項D正確.(2)通過作圖的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據，提高實驗的準確程度.為使所作圖線的斜率等于重力加速度，除作v－t圖象，還可作

圖象，其縱軸表示的是

，橫軸表示的是

.答案解析速度平方的二分之一重物下落的高度總結提升測重力加速度的方法1.打點計時器法2.頻閃照相法(如圖8所示)(1)頻閃照相機可以間隔相等的時間拍攝一次，利用頻閃照相機的這一特點可追蹤記錄做自由落體運動的物體在各個時刻的位置.(2)根據勻變速直線運動的推論Δh＝gT2可求出重力加速度

也可以根據

求出物體在某兩個時刻的速度，由

求出重力加速度g.圖8(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

.例4

如圖9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)據采集器和計算機的連接均未畫出).答案解析圖9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；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的點的實驗誤差較大；(2)為了減小該實驗的誤差，選取A、B兩點時應注意的是：_______________________________________________.答案解析在v－t圖線的同一直線上，且相距較遠

A、B兩點應(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

.答案解析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)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.(4)為了減小實驗誤差，安裝乙方案中兩光電門時應注意：________________________________________________.答案解析兩光電門水平且中心應在同一豎直線上，且相距較遠

達標檢測解析

電磁打點計時器接4～6V的交流電源，應采用的電源是學生電源交流輸出，故A正確，B、C錯誤；1.(儀器選擇與數(shù)據處理)(2018·寧波市第一學期期末)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中(1)用到電磁打點計時器，應采用的電源是A.學生電源交流輸出B.3節(jié)干電池C.蓄電池答案解析√123解析

實驗時，應先接通打點計時器的電源，在打點計時器開始打點后再釋放小車，故A正確，B錯誤；(2)下列說法正確的是A.應先接通打點計時器的電源，在打點計時器開始打點后再釋放小車B.應先釋放小車，再接通打點計時器的電源答案解析√123解析

根據Δx＝aT2得x3－x2＝aT2，x4－x3＝aT2，x5－x4＝aT2，(3)某學生實驗時得到一條點跡清晰的紙帶如圖10所示，圖中O、A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的6個點，若打點計時器的打點周期為T，則利用此紙帶得到小車的加速度的表達式為

(用x2、x5、T來表示)答案解析圖10123(1)請將A、B、C……J各點對應的刻度值，按照正確的讀數(shù)方法填寫在下表內(單位cm).2.(實驗數(shù)據處理)(2018·嘉興市第一學期期末)某同學用如圖11所示裝置研究小車在不同接觸面上的運動情況，該同學將小車以適當?shù)某跛俣柔尫藕?，用打點計時器記錄小車的運動情況，通過反復實驗得到一系列打上點的紙帶，并最終選擇了如圖12所示的一條紙帶(附有刻度尺)進行測量(結果均保留小數(shù)點后兩位).(打點計時器接頻率為50Hz的交流電)答案123圖11圖12ABCDEFGHIJ13.2011