（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)1 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律課件.ppt

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1、實(shí)驗(yàn)1探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二 實(shí)驗(yàn)器材,三 實(shí)驗(yàn)步驟,四 數(shù)據(jù)處理,教材研讀,五 誤差分析,六 注意事項(xiàng),考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作,考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析,考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)拓展與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,考點(diǎn)突破,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?教材研讀,1.練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2.會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度、加速度。 3.會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,并能畫出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,根據(jù)圖象求加速度。,二、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。,三、實(shí)驗(yàn)步驟,1.按照如圖所

2、示實(shí)驗(yàn)裝置,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板無滑輪的一端連接好電路;,2.把細(xì)繩一端系在小車上并使細(xì)繩繞過滑輪,另一端掛合適的鉤碼,將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,固定在小車后面,調(diào)節(jié)滑輪的高度,使細(xì)繩與長木板平行; 3.把小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開小車; 4.小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,斷開電源,取下紙帶; 5.換紙帶重復(fù)三次實(shí)驗(yàn),選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析。,四、數(shù)據(jù)處理,1.利用紙帶判斷小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法 (1)沿直線運(yùn)動(dòng)的小車在連續(xù)相等時(shí)間間隔的不同時(shí)刻的速度分別為v1、 v2、v3、v4,若v2-v1=v3-v2=v4-v3=,則說明小車在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)速度的增量相等,由此

3、說明小車在做勻變速直線運(yùn)動(dòng),即a====。 (2)沿直線運(yùn)動(dòng)的小車在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=,則說明小車在做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且x=aT2。,2.速度、加速度的求解方法,說明由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象要注意兩點(diǎn) (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn),對(duì)于每次實(shí)驗(yàn),描出的幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線上,如圖所示。 (2)作一條直線,使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這 條直線上,落不到直線上的點(diǎn),應(yīng)均勻分布在直線的兩 側(cè),這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v-t圖線,它是一條傾斜的 直線。,五、誤差分析,1.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤

4、差。 2.電源頻率不穩(wěn)定,造成相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔不完全相等。 3.紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)不穩(wěn)定引起測(cè)量誤差。 4.用作圖法作出的v-t圖象并不是一條直線。 5.木板的粗糙程度并非完全相同,這樣測(cè)量得到的加速度只能是所測(cè)量段的平均加速度。,六、注意事項(xiàng),1.平行:紙帶和細(xì)繩要和木板平行。 2.兩先兩后:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,后讓小車運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源,后取下紙帶。 3.防止碰撞:應(yīng)讓小車在到達(dá)長木板末端前停止運(yùn)動(dòng),要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞。,4.減小誤差:小車的加速度要適當(dāng)大些,可以減小測(cè)量長度時(shí)的誤差,加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為宜。 5.紙帶選取:選擇一

5、條點(diǎn)跡清晰的紙帶,舍棄點(diǎn)跡密集部分,適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。 6.準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點(diǎn)連線,不能連成折線,應(yīng)作一條直線,讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。,考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 根據(jù)紙帶上兩點(diǎn)間的位移x和時(shí)間t,算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度v=。在要求不是很高的情況下,可以用這個(gè)平均速度粗略地表 示物體在經(jīng)過位移x內(nèi)某一位置時(shí)的瞬時(shí)速度。,考點(diǎn)突破,例1在本節(jié)的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz,記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示,在紙帶上選擇6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、 F,相鄰兩

6、計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。 根據(jù)學(xué)過的知識(shí)可以求出打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB= m/s,C、E兩點(diǎn)間的平均速度為 m/s。,答案0.250.45,解析相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s,所以vB== m/s= 0.25 m/s,== m/s=0.45 m/s,例2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理中重要的實(shí)驗(yàn)儀器,如圖甲、乙所示是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的兩種,請(qǐng)回答下面的問題。,(1)甲圖是 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電源采用的是 。 (2)乙圖是 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電源采用的是 。 (3)已知打點(diǎn)

7、計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率是f,用它記錄一個(gè)運(yùn)動(dòng)小車的位移情況,打出的一條紙帶和已選好的計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1、2、3、4如圖丙所示。某同學(xué)測(cè)量出1、2兩點(diǎn)間的距離為x12,3、4兩點(diǎn)間的距離為x34,由此可計(jì)算出1、2兩點(diǎn)間的平均速度為;3、4兩點(diǎn)間的平均速度為。,變式1某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)。,實(shí)驗(yàn)步驟如下: 安裝好實(shí)驗(yàn)器材; 讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn),重復(fù)幾次,選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶,從便于測(cè)量的點(diǎn)開始,每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙所示; 測(cè)出x1、x2、x3。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你繼續(xù)完成下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫

8、紙)、小車、一端附有滑輪的長,木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列的儀器和器材中,必須使用的有 。 A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源 C.秒表D.刻度尺E.天平F.重錘G.彈簧測(cè)力計(jì) H.滑動(dòng)變阻器 (2)如果小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所得紙帶如圖乙所示,則x1、x2、x3的關(guān)系是,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t,則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是。,名師點(diǎn)撥,1.如何選取紙帶和計(jì)數(shù)點(diǎn) 要選取點(diǎn)跡清楚的紙帶,舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡,從便于測(cè)量的地方取一個(gè)開始點(diǎn),然后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。 2.判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 通過研究紙帶上各點(diǎn)之間的間距,可以判斷物

9、體的運(yùn)動(dòng)情況。若連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移x1、x2、x3基本相等,則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許,范圍內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)。若x=xm-xn(xm、xn為紙帶上相鄰的兩段位移)是一個(gè)定值,則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 3.由紙帶求物體的運(yùn)動(dòng)速度 “平均速度法”求速度:做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,物體在某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)物體的平均速度,即vn=。,考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1.用圖象表示速度 物體運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系也可以用圖象描述。以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸在方格紙上建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的v、t數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。再用一條平滑曲線來“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn),

10、這條曲線反映了速度v與時(shí)間t的關(guān)系,如圖所示。,2.實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的三種方法 (1)v-t圖象法:先根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,物體在某段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于物體在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度,即vn=,求出打第n 個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度,然后作出v-t圖象,圖象的斜率即為小車運(yùn)動(dòng)的加速度。 (2)公式法:利用已測(cè)得的兩組數(shù)據(jù)(tn,vn)和(tm,vm)代入公式a== 求解,這種方法計(jì)算得出的結(jié)果誤差較大。,(3)根據(jù)x=aT2求a:如圖所示的紙帶,相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T,且滿足x6-x5=x5-x4=x4-x3=x3-x2=x2-x1,即a1=,a2=,a3=,然后取平均值, 即=,這樣可使所給

11、數(shù)據(jù)全部得到利用,以提高準(zhǔn)確性。,例3在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中: (1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測(cè)力計(jì)。其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是。 (2)如圖甲所示是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶,紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.02 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm。,甲 下表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度,請(qǐng)?jiān)诒碇?/p>

12、填入打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度。,(3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),在圖乙中畫出小車的速度-時(shí)間關(guān)系圖線。 乙,(4)根據(jù)所畫出的小車的速度-時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算出小車的加速度a= m/s2。 (5)如果當(dāng)時(shí)電源中交變電流的頻率f=49 Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測(cè)量值比實(shí)際值偏(填“大”或“小”)。,答案(1)彈簧測(cè)力計(jì)(2)0.8640.928(3)見解析(4)(0.620.01)(5)大,解析(1)本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量力的大小,因此不需要的器材是彈簧測(cè)力計(jì)。 (2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可知: vD===0

13、.864 m/s 同理可得vE=0.928 m/s。 (3)小車的速度-時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示。,(4)在v-t圖象中,圖線的斜率表示加速度,則a==(0.620.01) m/s2。 (5)加速度a==x,因?yàn)閷?shí)際頻率低于50 Hz,而計(jì)算時(shí)代入的仍是5 0 Hz,所以會(huì)造成測(cè)量值比實(shí)際值偏大。,變式2某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置分析勻變速直線運(yùn)動(dòng),電火花計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50 Hz,圖乙是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,他將選出的紙帶舍去開始密集的點(diǎn)跡,然后從便于測(cè)量的點(diǎn)開始,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙中A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)所示,他把一個(gè)毫米刻度尺放在紙帶上,其零刻線和計(jì)數(shù)點(diǎn)A(A為所選

14、計(jì)數(shù)點(diǎn)中最早打下的點(diǎn))對(duì)齊,試分析下列問題:,甲 乙 (1)讀出相鄰兩點(diǎn)間的長度,進(jìn)行下列計(jì)算并將結(jié)果填入表內(nèi)(單位:cm),由此可得出:在誤差允許的范圍內(nèi),,所以小車做運(yùn)動(dòng),小車的加速度a=m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。 (2)該同學(xué)在圖丙中已標(biāo)出B、C、D、F計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與E計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫出v-t圖。根據(jù)圖像求出小車通過A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vA=m/s(保留兩位有效數(shù)字)。,丙,答案見解析,解析(1)連續(xù)相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差如下表(單位: cm):,在誤差允許的范圍內(nèi),小車在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移之差相等,可見小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)逐差法

15、得: a= =m/s2,0.40 m/s2 (2)小車通過E點(diǎn)的瞬時(shí)速度為 vE==m/s0.24 m/s 所作的圖像如圖所示。圖線在縱軸上的 截距表示小車通過A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,由 圖可看出,小車通過A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vA= 0.08 m/s。,考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,例4在暗室中用如圖甲所示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、 螺絲夾子、鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃 儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下: 在漏斗內(nèi)盛滿清水,旋松螺絲夾子,水滴會(huì)以 一定的頻率一滴滴地落下。,用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮,由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的

16、水滴。 用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度值。 采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 (1)實(shí)驗(yàn)中看到有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí),頻閃儀的閃光頻率滿足 的條件是 。 (2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)頻閃儀的閃光頻率為30 Hz,某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示,根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè),得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s2;第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8=m/s。(結(jié)果都保留三位有效數(shù)字),(3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可):。,名師點(diǎn)撥 本實(shí)驗(yàn)還可以從以下方向進(jìn)行創(chuàng)新 (1)原理演化,變式3(2017課標(biāo),22,5分)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁,如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴),(1)由圖(b)可知,小車在桌面上是(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到 圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為m/s,加速度大小為m/s2。 (結(jié)果均保留2位有效數(shù)字),