高中物理高考 实验一　研究匀变速直线运动 课件

运动的描述匀变速直线运动第一章第一章实验一研究匀变速直线运动主干梳理 对点激活1练习正确使用打点计时器，学会利用打下点的纸带研究物体的运动。练习正确使用打点计时器，学会利用打下点的纸带研究物体的运动。2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(xaT2或或vt图像图像)。3测定匀变速直线运动的加速度。测定匀变速直线运动的加速度。1打点计时器打点计时器(1)作作用用：计计时时仪仪器器，当当所所用用交交流流电电源源的的频频率率f50 Hz时时，每每隔隔0.02 s打打一次点。一次点。(2)电电源源电电压压：电电磁磁打打点点计计时时器器，工工作作电电压压约约为为8 V的的交交流流电电源源；电电火火花计时器，花计时器，220 V交流电源。交流电源。(3)处处理理纸纸带带数数据据时时区区分分计计时时点点和和计计数数点点：计计时时点点是是指指打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下的的点点。计计数数点点是是指指测测量量和和计计算算时时在在纸纸带带上上所所选选取取的的点点，要要注注意意“每每5个个计计时时点点取取一一个个计计数数点点”与与“每每隔隔4个个计计时时点点取取一一个个计计数数点点”取取点点方方法法是一样的，相邻两计数点之间的时间间隔均为是一样的，相邻两计数点之间的时间间隔均为0.1 s。2利用纸带判断物体运动性质的方法利用纸带判断物体运动性质的方法(1)沿沿直直线线运运动动的的物物体体，若若任任意意相相等等时时间间内内的的位位移移相相等等，则则物物体体做做匀匀速速直线运动。直线运动。(2)沿沿直直线线运运动动的的物物体体在在连连续续相相等等时时间间T内内的的位位移移分分别别为为x1、x2、x3、x4、，若若xx2x1x3x2x4x3，且且对对任任意意时时间间间间隔隔T均均成成立立，则说明物体在做匀变速直线运动，且则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2。利利用用“平平均均速速度度法法”确确定定多多个个点点的的瞬瞬时时速速度度，作作出出物物体体运运动动的的vt图图像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。注注：对对于于一一般般的的直直线线运运动动，由由于于与与中中间间点点相相邻邻的的两两点点间间的的时时间间间间隔隔很很短，因此可以用该相邻两点间的平均速度表示该中间点的瞬时速度。短，因此可以用该相邻两点间的平均速度表示该中间点的瞬时速度。3由纸带计算某点的瞬时速度由纸带计算某点的瞬时速度(2)“边边缘缘点点”的的瞬瞬时时速速度度：所所谓谓“边边缘缘点点”，是是指指该该点点的的一一侧侧没没有有可可用用的的数数据据，或或虽虽有有数数据据，但但是是数数据据无无效效，如如图图乙乙中中的的A、F两两点点。“边边缘缘点点”的瞬时速度有以下几种求法：的瞬时速度有以下几种求法：先先求求出出加加速速度度，然然后后根根据据vBvAaT求求出出A点点瞬瞬时时速速度度，根根据据vFvEaT求出求出F点瞬时速度。点瞬时速度。根根据据匀匀变变速速直直线线运运动动在在相相等等的的时时间间内内速速度度的的变变化化量量相相等等的的特特点点，利利用用vBvAvCvB求求出出A点点瞬瞬时时速速度度，同同样样，利利用用vFvEvEvD求求出出F点点的瞬时速度。的瞬时速度。4利用纸带求物体加速度的两种方法利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法逐差法若若题题目目给给的的是是奇奇数数段段数数据据(一一般般是是5段段或或7段段)，一一般般舍舍去去第第一一段段，接接着用如同着用如同偶数段的方法求解。偶数段的方法求解。电电火火花花计计时时器器(或或电电磁磁打打点点计计时时器器)、一一端端附附有有滑滑轮轮的的长长木木板板、小小车车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片。纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片。1仪器安装仪器安装(1)把把附附有有滑滑轮轮的的长长木木板板放放在在实实验验桌桌上上，并并使使滑滑轮轮伸伸出出桌桌面面，把把打打点点计计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。(2)把把一一条条细细绳绳的的一一端端拴拴在在小小车车上上，细细绳绳跨跨过过滑滑轮轮，下下端端挂挂上上合合适适的的槽槽码码，纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，并并将将纸纸带带的的一一端端固固定定在在小小车车的的后后面面。实实验验装装置置如下图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。如下图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。2测量与记录测量与记录(1)把把小小车车停停在在靠靠近近打打点点计计时时器器处处，先先接接通通电电源源，后后放放开开小小车车，让让小小车车拖拖着着纸纸带带运运动动，打打点点计计时时器器就就在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列的的点点，随随后后立立即即关关闭闭电电源，换上新纸带，重复三次。源，换上新纸带，重复三次。(2)从从三三条条纸纸带带中中选选择择一一条条比比较较理理想想的的，舍舍掉掉开开头头一一些些比比较较密密集集的的点点，从从后后边边便便于于测测量量的的点点开开始始确确定定计计数数点点，为为了了计计算算方方便便和和减减小小误误差差，通通常常用用连连续续打打点点五五次次的的时时间间作作为为时时间间单单位位，即即T50.02 s0.1 s，如如图图所所示示，正正确使用毫米刻度尺测量并计算每相邻两计数点之间的距离。确使用毫米刻度尺测量并计算每相邻两计数点之间的距离。(3)利利用用一一段段时时间间内内的的平平均均速速度度等等于于这这段段时时间间中中间间时时刻刻的的瞬瞬时时速速度度，求求得计数点得计数点1、2、3、4、5的瞬时速度。的瞬时速度。(4)增减所挂槽码数，或在小车上放置重物，再做两次实验。增减所挂槽码数，或在小车上放置重物，再做两次实验。1由实验数据得出由实验数据得出vt图像图像根根据据表表格格中中的的v、t数数据据，在在平平面面直直角角坐坐标标系系中中仔仔细细描描点点，作作一一条条直直线线，使使同同一一次次实实验验得得到到的的各各点点尽尽量量落落到到这这条条直直线线上上，落落不不到到直直线线上上的的点点，应应均均匀匀分分布布在在直直线线的的两两侧侧，偏偏离离直直线线太太远远的的点点可可舍舍去去不不要要，如如图图所所示示，这这条条直直线线就就是是本本次次实实验验的的vt图图像像，它它是是一一条条倾倾斜斜的的直直线线。因因此此小小车车做做匀匀加加速速直直线线运动，加速度就是运动，加速度就是vt图像的斜率。图像的斜率。1偶然误差偶然误差(1)纸纸带带上上计计数数点点间间距距测测量量有有偶偶然然误误差差，故故要要多多测测几几组组数数据据，以以尽尽量量减减小误差。小误差。(2)用用作作图图法法作作图图时时描描点点、画画线线不不准准确确。为为此此在在描描点点时时最最好好用用坐坐标标纸纸，在纵、横轴上选取合适的单位长度，用细铅笔认真描点。在纵、横轴上选取合适的单位长度，用细铅笔认真描点。2系统误差系统误差(1)纸纸带带运运动动时时摩摩擦擦不不均均匀匀、打打点点不不稳稳定定引引起起误误差差，所所以以安安装装时时纸纸带带、细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的电压及频率的交流电源。细绳要与长木板平行，同时选择符合要求的电压及频率的交流电源。(2)木木板板的的粗粗糙糙程程度度并并非非完完全全相相同同，这这样样测测量量得得到到的的加加速速度度是是所所测测量量段段的平均加速度。对此可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨。的平均加速度。对此可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨。1平行：纸带、细绳要和长木板平行。平行：纸带、细绳要和长木板平行。2靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。3先先后后顺顺序序：实实验验时时应应先先接接通通电电源源，后后释释放放小小车车；实实验验后后先先断断开开电电源源，后取下纸带。后取下纸带。4防防止止碰碰撞撞：在在到到达达长长木木板板末末端端前前应应让让小小车车停停止止运运动动，防防止止槽槽码码落落地地、小车与滑轮碰撞。小车与滑轮碰撞。5减减小小误误差差：细细绳绳另另一一端端挂挂的的槽槽码码个个数数要要适适当当，避避免免速速度度过过大大而而使使纸纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。6纸纸带带选选取取：选选择择一一条条点点迹迹清清晰晰的的纸纸带带，舍舍弃弃点点密密集集部部分分，适适当当选选取取计数点。计数点。7准准确确作作图图：在在坐坐标标纸纸上上，纵纵、横横轴轴选选取取合合适适的的单单位位长长度度(避避免免所所描描点点过过密密或或过过疏疏而而导导致致误误差差过过大大)，仔仔细细描描点点连连线线，不不能能连连成成折折线线或或曲曲线线，应应作一条直线。作一条直线。高高考考实实验验题题一一般般源源于于教教材材而而不不拘拘泥泥于于教教材材，常常常常在在教教材材实实验验的的基基础础上上创创设设新新情情景景，从从原原理理迁迁移移和和数数据据处处理理技技巧巧方方面面进进行行创创新新。因因此此，要要在在掌掌握握基基础础实实验验的的基基础础上上注注意意迁迁移移创创新新能能力力的的培培养养，善善于于用用教材中实验的原理、方法和技巧解决新问题。教材中实验的原理、方法和技巧解决新问题。1加加速速度度的的获获得得：靠靠重重物物的的拉拉力力获获得得加加速速度度使使长长木木板板倾倾斜斜靠靠重重力力沿沿斜斜面面的的分分力力获获得得加加速速度度；靠靠重重力力获获得得加加速速度度(自自由由落落体体法法)；靠靠摩摩擦擦力力获获得得加速度加速度(匀减速运动匀减速运动)。3加速度的测量方法加速度的测量方法考点细研 悟法培优考点考点1实验原理与实验步骤实验原理与实验步骤例例1(2020江江苏苏省省苏苏锡锡常常镇镇四四市市高高三三(下下)二二模模)某某实实验验小小组组同同学学利利用用电电磁磁打打点点计计时时器器做做“测测定定匀匀变变速速直直线线运运动动的的加加速速度度”的的实实验验。装装置置如如图图甲甲所所示，在调整好仪器后，正确操作得到点迹清晰的纸带。示，在调整好仪器后，正确操作得到点迹清晰的纸带。(1)关于该实验，下列说法正确的是关于该实验，下列说法正确的是_。A打点时先释放纸带再接通电源打点时先释放纸带再接通电源B应使重物的质量远小于小车的质量应使重物的质量远小于小车的质量C应消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响应消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响D应调整滑轮高度使连接小车的细绳与长木板平行应调整滑轮高度使连接小车的细绳与长木板平行(2)如如图图乙乙所所示示是是某某同同学学一一次次实实验验得得到到小小车车运运动动情情况况的的纸纸带带，他他进进行行如如下下数数据据处处理理：在在纸纸带带上上连连续续选选取取六六个个计计时时点点A、B、C、D、E、F并并测测得得A、C两两点点间间的的距距离离为为x1，B、D两两点点间间的的距距离离为为x2，已已知知打打点点计计时时器器所所用用的的交交流流电电源源的的频频率率为为f，则则打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下B点点时时小小车车运运动动的的瞬瞬时时速速度大小度大小vB_；小车运动的加速度；小车运动的加速度a_。(3)如如图图丙丙、丁丁所所示示是是两两位位同同学学用用同同一一组组实实验验数数据据，分分别别作作出出的的小小车车运运动动vt图像，你认为作图正确的是图像，你认为作图正确的是_。(1)实实验验时时应应先先接接通通电电源源待待打打点点稳稳定定后后，再再释释放放纸纸带带，故故A错错误误；该该实实验验不不需需要要测测量量小小车车所所受受合合力力，则则不不需需要要使使重重物物的的质质量量远远小小于于小小车车的的质质量量，故故B错错误误；该该实实验验测测定定小小车车做做匀匀变变速速运运动动的的加加速速度度，只只要要小小车车受受到到的的作作用用力力恒恒定定即即可可，不不需需要要消消除除小小车车与与长长木木板板间间的的摩摩擦擦阻阻力力的