《高中物理课件 3.2变速直线运动的实验探究课件 鲁科版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课件 3.2变速直线运动的实验探究课件 鲁科版必修1（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2节匀变速直线运动的实验探究节匀变速直线运动的实验探究电磁打点计时器电磁打点计时器电火花打点计时器电火花打点计时器2工作原理工作原理(1)电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器当接在计时的一种仪器当接在10 V以下以下(一般保证在一般保证在4 V以上以上)的低压交流电源上时，线圈的磁场方向周的低压交流电源上时，线圈的磁场方向周期性改变，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便期性改变，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时如果纸带运动，振针就在纸带振
2、动而打点，这时如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电流变化周期一致，当电源频率为流变化周期一致，当电源频率为50 Hz时，它每时，它每隔隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为间的时间间隔为0.02 s.(2)电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器当接通带上打出点迹的计时仪器当接通220 V交流电交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘
3、到接负极的纸盘流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹当电源频率为系列点迹当电源频率为50 Hz时，它也是每隔时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是的时间间隔也是0.02 s.3两种打点计时器的比较两种打点计时器的比较类型类型比比较较电磁打点计时器电磁打点计时器电火花打点计时电火花打点计时器器所用电源所用电源 46 V低压交流低压交流 220 V交流交流打点方式打点方式 振针打点振针打点电火花打点电火花打点时间间隔时间间隔每隔每
4、隔0.02 s打一次打一次点点每隔每隔0.02 s打一次打一次点点实验误差实验误差振针和纸带接触振针和纸带接触会影响纸带运动，会影响纸带运动，误差较大误差较大火花放电不会影火花放电不会影响纸带运动，误响纸带运动，误差较小差较小1.对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中，正确的是中，正确的是()A电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电流电B两种打点计时器的打点频率与交流电源的频两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样率一样C电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸纸D电
5、磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉墨粉【解析解析】电磁打点计时器在纸带上打点是靠振电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，电火花计时器在纸带上打点是靠电针和复写纸，电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉，所以火花和墨粉，所以C、D错误错误【答案答案】AB【答案答案】0.350.430.35同理同理s2s3sns1aT2.其中其中T为为恒量，因恒量，因a也为恒量，也为恒量，saT2为恒量，即做匀为恒量，即做匀变速直线运动的物体在连续相等时间内的位移变速直线运动的物体在连续相等时间内的位移之差是恒量，它是物体做匀变速直线运动的必之差是恒量，它是物体
6、做匀变速直线运动的必要条件，也是我们判断物体是否做匀变速直线要条件，也是我们判断物体是否做匀变速直线运动的依据运动的依据与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率，而相频率相当于打点计时器交流电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点因此，运动物体的频闪照片既记录了出的点因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息至于根据时间和位移信息求加速度的移信息至于根据时间和位移信息求加速度的方法，两
7、者都是一样的方法，两者都是一样的2用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处先接通电源，再放开小车，小车在拖着纸带运动先接通电源，再放开小车，小车在拖着纸带运动的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验3次次5次次3选择一条点迹清晰的纸带，舍掉开头一些过于选择一条点迹清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点做计时起点，选择每经密集的点，找一个适当的点做计时起点，选择每经过过5个间隔点为一个计数点，即每相邻的计数点为个间隔点为
8、一个计数点，即每相邻的计数点为一段，其时间间隔为一段，其时间间隔为0.1 s，用毫米刻度尺测出各相，用毫米刻度尺测出各相邻的计数点之间的距离，把测出的数据填入设计好邻的计数点之间的距离，把测出的数据填入设计好的表格中的表格中4改变长木板的倾斜角度，重复做几次实验改变长木板的倾斜角度，重复做几次实验位置间隔位置间隔0112233445间隔距离间隔距离(cm) s1s2s3s4s5(3)作出速度作出速度时间图象时间图象在坐标纸上，以速度在坐标纸上，以速度v为纵轴、时间为纵轴、时间t为横轴建为横轴建立直角坐标系根据上表中的立直角坐标系根据上表中的v、t数据，在直数据，在直角坐标系中描点，如下图所示，
9、通过观察、思角坐标系中描点，如下图所示，通过观察、思考，找出这些点的分布规律，然后根据这些点考，找出这些点的分布规律，然后根据这些点的分布趋向，用一条平滑的曲线的分布趋向，用一条平滑的曲线(包括直线包括直线)连连接这些点，并尽量让多数点落在曲线上接这些点，并尽量让多数点落在曲线上(或直或直线线)上，不在曲线上，不在曲线(或直线或直线)上的点应分布在曲线上的点应分布在曲线(或直线或直线)两侧，且两侧的点数大致相同两侧，且两侧的点数大致相同注意：在坐标纸上画注意：在坐标纸上画vt图象时，坐标轴单位图象时，坐标轴单位长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的长度的选取要合适，使图象分布在坐标平面的大部
10、分面积上大部分面积上(4)分析分析vt图象，小车运动的加速度数值上等图象，小车运动的加速度数值上等于于vt图线的斜率，应注意其斜率等于图线的斜率，应注意其斜率等于v/t，不能由不能由tan 求加速度求加速度5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点，弄清楚所适当舍弃点密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔选的时间间隔T等于多少秒等于多少秒6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰置，以保证打点清晰7不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量不要分段测量各
11、段位移，应尽可能地一次测量完毕完毕(可先统一量出各计数点到计数起点可先统一量出各计数点到计数起点O之间的距之间的距离离)读数时应估读到毫米的下一位读数时应估读到毫米的下一位8要区分打点计时器打出的计时点和人为选要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个个点取一个计数点，即时间间隔为计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s.9在坐标纸上画在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内坐标平面内【解析解析】电磁打点计时器用的是低压交流电
12、电磁打点计时器用的是低压交流电源；开始前将小车停在靠近打点计时器的位置；源；开始前将小车停在靠近打点计时器的位置；实验前应把纸带放在复写纸下方，先接通电源，实验前应把纸带放在复写纸下方，先接通电源，待打点稳定后再放开纸带待打点稳定后再放开纸带【答案答案】BC选择器材及进行实验应特别注意下列问题：选择器材及进行实验应特别注意下列问题：(1)明确打点计时器对电源的要求明确打点计时器对电源的要求交流电源交流电源(2)保证所打第一个点速度为零的方法保证所打第一个点速度为零的方法先通电，先通电，后放开小车后放开小车(3)要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑
13、轮前要及时用手按住它达滑轮前要及时用手按住它纸带纸带_是匀速通过打点计时器的，纸带是匀速通过打点计时器的，纸带_是越走越快的，纸带是越走越快的，纸带_是开始越是开始越走越快，后来又越走越慢的若所用电源的频率走越快，后来又越走越慢的若所用电源的频率是是50 Hz，图中，图中D纸带，从纸带，从A点通过计时器到点通过计时器到B点点通过计时器，历时通过计时器，历时_s，位移为，位移为_m，这段时间内纸带运动的平均速度是，这段时间内纸带运动的平均速度是_m/s，BC段的平均速度是段的平均速度是_m/s，AD段的平均速度是段的平均速度是_m/s.【答案答案】A、CBD0.040.276.75117.88(
14、1)试计算在打下试计算在打下B、C、D、E各点时小车的瞬各点时小车的瞬时速度时速度vB、vC、vD、vE各多大？各多大？(2)计算小车的加速度为多大？计算小车的加速度为多大？【答案答案】(1)0.145 m/s0.495 m/s0.575 m/s0658 m/s(2)2.0 m/s2【思路点拨思路点拨】拍摄得到的小球的照片中，拍摄得到的小球的照片中，A、B、C、D各小球的位置，正是首先释放的某球每各小球的位置，正是首先释放的某球每隔隔0.1 s所在的位置这样就把本题转换成一个物所在的位置这样就把本题转换成一个物体在斜面上做初速度为零的匀加速运动的问题了体在斜面上做初速度为零的匀加速运动的问题了
15、求拍摄时求拍摄时B球的速度就是求首先释放的那个球运球的速度就是求首先释放的那个球运动到动到B处的速度；求处的速度；求A球上面还有几个正在滚动的球上面还有几个正在滚动的小球变换为首先释放的那个小球运动到小球变换为首先释放的那个小球运动到A处经过了处经过了几个时间间隔几个时间间隔(0.1 s)【答案答案】(1)1.75 m/s(2)两颗两颗1在在“使用打点计时器测速度使用打点计时器测速度”的实验中，除的实验中，除电源、纸带外，还需选用的仪器是电源、纸带外，还需选用的仪器是()A停表停表B刻度尺刻度尺C速度计速度计 D打点计时器打点计时器【解析解析】由打点计时器在纸带上打下的点由打点计时器在纸带上打
16、下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔，故不的间隔数可知任意两点间的时间间隔，故不需要停表再利用刻度尺测出两点间的距离需要停表再利用刻度尺测出两点间的距离就可进一步求出平均速度，故不需要速度计就可进一步求出平均速度，故不需要速度计【答案答案】BD2打点计时器振针打点的周期，决定于打点计时器振针打点的周期，决定于()A交流电压的高低交流电压的高低 B交流电的频率交流电的频率C永久磁铁的磁性强弱永久磁铁的磁性强弱 D振针与复写纸的距离振针与复写纸的距离【解析解析】打点计时器振针打点的周期决定于交打点计时器振针打点的周期决定于交流电的频率，例如频率为流电的频率，例如频率为50 Hz时每隔时每隔0.0
17、2 s打一打一个点个点【答案答案】B3根据打点计时器打出的纸带，我们可以根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A时间间隔时间间隔 B位移位移C速率速率 D平均速度平均速度【答案答案】AB4如下图所示是同一打点计时器打出的如下图所示是同一打点计时器打出的4条纸条纸带，哪条纸带的加速度最大带，哪条纸带的加速度最大()【解析解析】4条纸带的时间间隔相等，其中条纸带的时间间隔相等，其中C、D 2条纸带上的点间隔均匀表明它们是做匀速直线条纸带上的点间隔均匀表明它们是做匀速直线运动，可看做加速度为运动，可看做加速度为0.A、B 2条纸
18、带上的点间条纸带上的点间隔在不断增大，且隔在不断增大，且A条纸带上的点相邻间距之差条纸带上的点相邻间距之差较大，故纸带较大，故纸带A的加速度最大的加速度最大【答案答案】A5(2010年宁波高一检测年宁波高一检测)打点计时器是高中物打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题下面的问题(1)甲图是甲图是_打点计时器，电源采用的是打点计时器，电源采用的是_(2)乙图是乙图是_打点计时器，电源采用的是打点计时器，电源采用的是_(3)在某次实验中，物体拖动纸带
19、做匀加速直线运在某次实验中，物体拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为动，打点计时器所用的电源频率为50 Hz，实验得，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每相邻的两个到的一条纸带如下图所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有计数点之间都有4个点未画出按时间顺序取个点未画出按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到计数点到0点的距离如图所示点的距离如图所示(单位：单位：cm)在计数点在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为速度为v1_m/s，物体的加速度，物体的加速度a_m/s2.(保留两位
20、有效数字保留两位有效数字)该同学在测量的时候没有将计数点该同学在测量的时候没有将计数点5的数值的数值记录下来，根据前面的数值可以推算出计数记录下来，根据前面的数值可以推算出计数点点5到到0点的距离为点的距离为_cm.【答案答案】(1)电磁低压交流电电磁低压交流电4 V6 V(2)电火花交流电火花交流220 V(3) 0.180.7514.506一个小球沿斜面向下运动，用每间隔一个小球沿斜面向下运动，用每间隔0.1 s曝曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片如下图所示，即照片上出现的相邻两个小球片如下图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间时间间隔
21、是的像之间时间间隔是0.1 s，测得小球在几个连续，测得小球在几个连续相等时间内的位移相等时间内的位移(数据见表数据见表)，则：，则：s1(cm)s2(cm)s3(cm)s4(cm)8.209.3010.4011.50【解析解析】由表中数据由表中数据s2s1s3s2s4s31.10 cm，可以判断小车做匀加速直线运动，可以判断小车做匀加速直线运动本实验加速度的求法采用逐差法，即乙的方法，本实验加速度的求法采用逐差法，即乙的方法，这样能将这样能将s1、s2、s3、s4全用上，有效地减小误差，全用上，有效地减小误差，代入数据解得代入数据解得a1.1 m/s2.【答案答案】(1)相等匀加速相等匀加速
22、(2)乙乙1.1 m/s27一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号如下图所示，次曝光的位置，并将小球的位置编号如下图所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻摄影机连续两次曝光的时间间隔均为摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s，小球从，小球从1位置到位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别位置的运动过程中经过各位置的速度分别为为v10，v20.06 m/s，v3_m/s，v40.18 m/s，v5_m/s.在坐标图中作出小球的在坐标图中作出小球的速度速度时间图象时间图象(保留描点痕迹保留描点痕迹)【答案答案】0.12 m/s0.24 m/s图见解析图见解析
