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1、第第2 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科学探究实验科学探究实验解读实验基础解读实验基础感悟解题规律感悟解题规律解读实验基础解读实验基础萃取实验精华萃取实验精华一、数据处理一、数据处理1.1.“平均速度法平均速度法”求速度求速度科学探究实验科学探究实验突破实验核心突破实验核心3.3.“图象法图象法”求加速度求加速度, ,即由即由“平均速度法平均速度法”求出多个点的速度求出多个点的速度, ,画出画出v v- -t t图图, ,直线的斜率即加速度直线的斜率即加速度. .二、误差分析二、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然误差偶然误差(1)(1)纸带上计数点间距离的测量
2、纸带上计数点间距离的测量(2)v-t(2)v-t图作出的并非一条直线图作出的并非一条直线(1)(1)多次测量求平均值多次测量求平均值(2)(2)大多数点在线上大多数点在线上, ,不在线上的点尽可不在线上的点尽可能均匀分布在两侧能均匀分布在两侧系统误差系统误差(1)(1)小车、纸带运动过程中有摩擦小车、纸带运动过程中有摩擦(2)(2)电源的不稳定性电源的不稳定性(1)(1)使用电火花打点计时器使用电火花打点计时器(2)(2)使用稳压电源使用稳压电源三、注意事项三、注意事项1.1.开始释放小车时开始释放小车时, ,应使小车靠近打点计时器应使小车靠近打点计时器. .2.2.应该是先接通电源应该是先接
3、通电源, ,等打点稳定后等打点稳定后, ,再释放小车再释放小车. .3.3.选择一条点迹清晰的纸带选择一条点迹清晰的纸带, ,舍弃点密集部分舍弃点密集部分, ,适当选取计数点适当选取计数点, ,弄清楚时弄清楚时间间隔间间隔T.T.4.4.不要分段测量各段位移不要分段测量各段位移, ,应尽可能地一次测量完毕应尽可能地一次测量完毕( (可先统一量出各计可先统一量出各计数点到开始点之间的距离数点到开始点之间的距离).).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. .5.5.要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点, ,一般在纸带上每一般
4、在纸带上每隔隔4 4个点作为一段个点作为一段, ,每段的时间为每段的时间为T=0.02 sT=0.02 s5=0.1 s.5=0.1 s.6.6.在坐标纸上画在坐标纸上画v v- -t t图象时图象时, ,注意坐标轴单位长度的选取注意坐标轴单位长度的选取, ,应使图象尽量分应使图象尽量分布在较大的坐标平面内布在较大的坐标平面内. .类型一类型一【典例典例1 1】(2017(2017莆田高一期末莆田高一期末) )(1)(1)在练习使用打点计时器的实验中在练习使用打点计时器的实验中, ,打打点计时器是一种计时仪器点计时器是一种计时仪器, ,其电源频率为其电源频率为50 Hz,50 Hz,其中其中“
5、电磁打点计时器电磁打点计时器”使用的电压是使用的电压是 V V的的 ( (填填“直流电直流电”或或“交交流电流电”),),它们是每隔它们是每隔 s s打一个点打一个点. .(2)(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动接通打点计时器电源和让纸带开始运动, ,这两个操作之间的时间顺序关这两个操作之间的时间顺序关系是系是 . .A.A.先接通电源先接通电源, ,再让纸带运动再让纸带运动B.B.先让纸带运动先让纸带运动, ,再接通电源再接通电源C.C.让纸带运动的同时接通电源让纸带运动的同时接通电源D.D.先让纸带运动或先接通电源都可以先让纸带运动或先接通电源都可以感悟解题规律感悟解题规律培养科学思
6、维培养科学思维实验步骤的考查实验步骤的考查思思路路点点拨拨 打打点点计计时时器器是是一一种种计计时时仪仪器器, ,其其电电源源频频率率为为50 50 Hz,Hz,常常用用的的电电磁磁打打点点计计时时器器和和电电火火花花计计时时器器使使用用的的是是交交流流电电, ,它它们们是是每每隔隔0.02 0.02 s s打打一一个个点点; ;使使用用时时应应先先给给打打点点计计时时器器通通电电打打点点, ,然然后后释释放放纸纸带带让让纸纸带带运运动动, ,如如果果先先放放开开纸纸带带开开始始运运动动, ,再接通打点计时器的电源再接通打点计时器的电源, ,纸带上可能有很长一段打不上点纸带上可能有很长一段打不
7、上点. .解解析析: :(1)(1)电电源源频频率率为为50 50 Hz,Hz,其其中中“电电磁磁打打点点计计时时器器”使使用用的的电电压压是是4 46 6 V V的的交交流电流电, ,它是每隔它是每隔0.02 s0.02 s打一个点打一个点. .(2)(2)开开始始记记录录时时, ,应应先先给给打打点点计计时时器器通通电电打打点点, ,然然后后释释放放纸纸带带让让纸纸带带( (随随物物体体) )开开始始运运动动, ,如如果果先先放放开开纸纸带带开开始始运运动动, ,再再接接通通打打点点计计时时器器的的电电源源, ,由由于于重重物物运运动动较较快快, ,不不利利于于数数据据的的采采集集和和处处
8、理理, ,会会对对实实验验产产生生较较大大的的误误差差; ;同同样样先先打打点点再再释释放放纸纸带带, ,可可以以使使打打点点稳稳定定, ,提提高高纸纸带带利利用用率率, ,可可以以使使纸纸带带上上打打满满点点, ,故故选选项项B,C,DB,C,D错错误误,A,A正确正确. .答案答案: :(1)4(1)46 6交流电交流电0.020.02(2)A(2)A针对训练针对训练1 1- -1 1 在在“探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律”的实验中的实验中, ,某同学进行了以下实验某同学进行了以下实验操作步骤操作步骤, ,试找出其中错误和遗漏的步骤试找出其中错误和遗漏的步骤( (
9、遗漏步骤可编上序号遗漏步骤可编上序号G).G).A.A.拉住小车拉住小车, ,将小车移到靠近打点计时器的一端后将小车移到靠近打点计时器的一端后, ,放开小车放开小车, ,再接通电源再接通电源B.B.将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端, ,并接好电路并接好电路C.C.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上, ,细绳跨过定滑轮细绳跨过定滑轮, ,下面吊着适当的钩码下面吊着适当的钩码D.D.取下纸带取下纸带, ,再断开电源再断开电源E.E.将纸带固定在小车尾部将纸带固定在小车尾部, ,并穿过打点计时器的限位孔并穿过打点计时器的限位孔F.F.从所打的纸带中选取理
10、想的纸带进行测量分析从所打的纸带中选取理想的纸带进行测量分析错误和遗漏错误和遗漏: : ; ; ; ;G.G. ; ;正确的步骤顺序为正确的步骤顺序为 . .答案答案: :A A中应先接通电源中应先接通电源, ,再放开小车再放开小车D D中应先断开电源中应先断开电源, ,再取下纸带换上新纸带再取下纸带换上新纸带, ,重复操重复操作两次作两次BECADGFBECADGF类型二类型二【典例典例2 2】 (2017(2017山西省康杰中学高一检测山西省康杰中学高一检测) )(1)(1)在在“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实的实验中验中, ,下列方法中有助于减小实验误差的是下列方法中有助于减
11、小实验误差的是 . .A.A.选取计数点选取计数点, ,把每打把每打5 5个点的时间间隔作为一个时间单位个点的时间间隔作为一个时间单位B.B.使小车运动的加速度尽量小些使小车运动的加速度尽量小些C.C.舍去纸带上开始时密集的点舍去纸带上开始时密集的点, ,只利用点迹清晰只利用点迹清晰, ,点间隔适当的那一部分进行测量、点间隔适当的那一部分进行测量、计算计算D.D.适当增加挂在细绳下钩码的个数适当增加挂在细绳下钩码的个数实验数据的处理实验数据的处理解析解析: :(1)(1)选取计数点选取计数点, ,把每打把每打5 5个点的时间间隔作为一个时间单位个点的时间间隔作为一个时间单位, ,可以减小测可以
12、减小测量的误差量的误差, ,故故A A正确正确; ;为了减小实验的测量误差为了减小实验的测量误差, ,加速度应当适当大一些加速度应当适当大一些, ,故故B B错误错误; ;舍去纸带上开始时密集的点舍去纸带上开始时密集的点, ,只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算量、计算, ,可以减小误差可以减小误差, ,故故C C正确正确; ;适当增加钩码的个数适当增加钩码的个数, ,可以适当增加加速度可以适当增加加速度, ,减小实验的误差减小实验的误差, ,故故D D正确正确. .答案答案: :(1)ACD(1)ACD(2)(2)某次实验纸带的记录如图
13、所示某次实验纸带的记录如图所示, ,纸带上纸带上O,A,B,C,D,E,F,GO,A,B,C,D,E,F,G为计数点为计数点, ,每相邻每相邻两个计数点间还有两个计数点间还有4 4个点没有画出个点没有画出, ,由图可知纸带的加速度为由图可知纸带的加速度为a=a=, ,在在打打D D点时纸带的速度为点时纸带的速度为v vD D= =( (保留两位有效数字保留两位有效数字),F),F到到G G的距离为的距离为x xFGFG= =. .答案答案: : (2)0.75 m/s (2)0.75 m/s2 20.40 m/s0.40 m/s5.90 cm5.90 cm(2)(2)用逐差法处理纸带求加速度的
14、目的是充分利用数据以减小偶然误差用逐差法处理纸带求加速度的目的是充分利用数据以减小偶然误差, ,但如果所给数据为奇数个但如果所给数据为奇数个, ,实际计算时必须去掉一个实际计算时必须去掉一个, ,至于去掉开头、结至于去掉开头、结尾还是中间一个数据尾还是中间一个数据, ,可以自行选择可以自行选择. .针针对对训训练练2 2- -1 1 (2017(2017河河南南省省南南阳阳市市高高一一月月考考) )在在“探探究究小小车车速速度度随随时时间间变变化化的的规规律律”的的实实验验中中, ,打打点点计计时时器器使使用用的的交交流流电电的的频频率率为为50 50 Hz,Hz,记记录录小小车车运运动动的的
15、纸纸带带如如图图所所示示, ,在在纸纸带带上上选选取取0,1,2,3,4,50,1,2,3,4,5的的6 6个个计计数数点点, ,相相邻邻两两个个计计数数点点之之间间还还有有四四个个点点未未画画出出. .纸纸带带旁旁并并排排放放着着带带有有最最小小分分度度为为毫毫米米的的刻刻度度尺尺, ,零零点点跟跟“0 0”计计数数点点对对齐齐, ,由由图图可可以以读读出出三三个个计计数数点点1,3,51,3,5跟跟0 0点的距离填入下列表格中点的距离填入下列表格中. .距离距离d d1 1d d2 2d d3 3测量值测量值/cm/cm并计算小车通过计数点并计算小车通过计数点“2 2”的瞬时速度为的瞬时速度为v v2 2= = m/s,m/s,小车的加速小车的加速度是度是a=a= m/sm/s2 2. .答案答案: :1.201.205.405.4012.0012.000.210.210.600.60
