高考浙江选考物理一轮课件：实验1　探究小车速随时间变化的规律

总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引 实验1 探究小车速度随时间变 化的规律 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引总纲目录 一 实验目的 二 实验器材 三 实验步骤 四 数据处理 教 材 研 读 五 误差分析 六 注意事项 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引总纲目录 考点一 实验原理与实验操作 考点二 实验数据处理与误差分析 考点三 实验拓展与实验创新 考 点 突 破 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 一 实验目的 教材研读 1 练习正确使用打点计时器 2 会根据纸带上的点迹求匀变速直线运动的瞬时速度 加速度 3 会根据纸带上的点迹探究小车速度随时间变化的规律 并能画出小车 运动的v t图象 根据图象求加速度 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 二 实验器材 电磁打点计时器 或电火花计时器 一端附有定滑轮的长木板 小 车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 电源 复写纸片 器材名称打点计时器 作用计时仪器 每隔0 02 s打一次点 工作条件电磁打点计时器 6 V以下 交流电源 电火花计时器 220 V交流电源 纸带上点的意义a 表示和纸带相连的小车在不同时刻的位置 b 通过研究纸带上各点之间的间隔 可以判断小车的运动情况 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 三 实验步骤 1 按照如图所示实验装置 把打点计时器固定在长木板 无滑轮 的 一端连接好电路 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 2 把细绳一端系在小车上并使细绳绕过滑轮 另一端挂合适的钩码 将纸 带穿过打点计时器 固定在小车后面 调节滑轮的高度 使细绳与长木板 平行 3 把小车停靠在打点计时器处 先 接通电源 后 放开小车 4 小车运动一段时间后 断开电源 取下纸带 5 换纸带重复三次实验 选择一条比较理想的纸带进行测量分析 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 四 数据处理 1 利用纸带判断小车是否做匀变速直线运动的方法 1 沿直线运动的小车在连续相等时间间隔的不同时刻的速度分别为v1 v2 v3 v4 若v2 v1 v3 v2 v4 v3 则说明小车在连续相等时间内速度的增 量相等 由此说明小车在做匀变速直线运动 即a 2 沿直线运动的小车在连续相等时间T内的位移分别为x1 x2 x3 x4 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 则说明小车在做匀变速直线运动 且 x aT2 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 2 速度 加速度的求解方法 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 说明 由实验数据得出v t图象要注意两点 1 根据表格中的v t数据 在平面直角坐标系中仔细描点 对于每次实 验 描出的几个点都大致落在一条直线上 如图所示 2 作一条直线 使同一次实验得到的各点尽量落到这 条直线上 落不到直线上的点 应均匀分布在直线的两 侧 这条直线就是本次实验的v t图线 它是一条倾斜的 直线 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 五 误差分析 1 根据纸带测量的位移有误差 2 电源频率不稳定 造成相邻两点的时间间隔不完全相等 3 纸带运动时打点不稳定引起测量误差 4 用作图法作出的v t图象并不是一条直线 5 木板的粗糙程度并非完全相同 这样测量得到的加速度只能是所测量 段的平均加速度 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 六 注意事项 1 平行 纸带和细绳要和木板平行 2 两先两后 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验完毕应先断开电 源 后取下纸带 3 防止碰撞 应让小车在到达长木板末端前停止运动 要防止钩码落地和 小车与滑轮相撞 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引教材研读 4 减小误差 小车的加速度要适当大些 可以减小测量长度时的误差 加 速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6 7个计数点时为宜 5 纸带选取 选择一条点迹清晰的纸带 舍弃点迹密集部分 适当选取计 数点 6 准确作图 在坐标纸上 纵 横轴选取合适的单位 避免所描点过密或过疏 而导致误差过大 仔细描点连线 不能连成折线 应作一条直线 让各点尽量 落到这条直线上 落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 考点一 实验原理与实验操作 根据纸带上两点间的位移 x和时间 t 算出纸带在这两点间的平均 速度v 在要求不是很高的情况下 可以用这个平均速度粗略地表 示物体在经过位移 x内某一位置时的瞬时速度 考点突破 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 例1 在本节的实验中 打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz 记 录小车运动的纸带如图所示 在纸带上选择6个计数点A B C D E F 相邻两计数点之间还有四个点未画出 各点到A点的距离依次是2 0 cm 5 0 cm 9 0 cm 14 0 cm 20 0 cm 根据学过的知识可以求出打B点时小车的速度vB m s C E两 点间的平均速度为 m s 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 答案 0 25 0 45 解析 相邻两个计数点间的时间间隔为0 1 s 所以vB m s 0 25 m s m s 0 45 m s 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 例2 打点计时器是高中物理中重要的实验仪器 如图甲 乙所示是高 中物理实验中常用的两种 请回答下面的问题 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 1 甲图是 打点计时器 电源采用的是 2 乙图是 打点计时器 电源采用的是 3 已知打点计时器所用交流电源的频率是f 用它记录一个运动小车的 位移情况 打出的一条纸带和已选好的计数点0 1 2 3 4如图丙所 示 某同学测量出1 2两点间的距离为x12 3 4两点间的距离为x34 由 此可计算出1 2两点间的平均速度为 3 4两点间的平均速度 为 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 答案 1 电磁 4 6 V低压交流电源 2 电火花 220 V交流电源 3 解析 打点周期T 1 2两点间和3 4两点间的时间间隔t 4T 故v 12 v34 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 变式1 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 实验步骤如下 安装好实验器材 让小车拖着纸带运动 打点计时器在纸带上打下一系列小点 重复几 次 选出一条点迹比较清晰的纸带 从便于测量的点开始 每五个点取一 个计数点 如图乙所示 测出x1 x2 x3 结合上述实验步骤 请你继续完成下列问题 1 实验中 除打点计时器 含纸带 复写纸 小车 一端附有滑轮的长 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 木板 细绳 钩码 导线及开关外 在下列的仪器和器材中 必须使用 的有 A 电压合适的50 Hz交流电源 B 电压可调的直流电源 C 秒表 D 刻度尺 E 天平 F 重锤 G 弹簧测力计 H 滑动变阻器 2 如果小车做匀加速直线运动 所得纸带如图乙所示 则x1 x2 x3的关 系是 已知打点计时器打点的时间间隔是t 则打c点时小车的速 度大小是 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 答案 1 AD 2 x3 x2 x2 x1 或2x2 x1 x3 解析 1 打点计时器需接交流电源 计数点间的距离需用刻度尺测 量 2 因小车做匀加速直线运动 所以x3 x2 x2 x1 即2x2 x1 x3 c点的瞬 时速度等于bd段的平均速度 vc 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 名师点拨 1 如何选取纸带和计数点 要选取点迹清楚的纸带 舍掉开始比较密集的点迹 从便于测量的地方取 一个开始点 然后每5个点取一个计数点 测量出相邻计数点间的距离 2 判定物体运动的性质 通过研究纸带上各点之间的间距 可以判断物体的运动情况 若连续相 等的时间间隔内的位移x1 x2 x3 基本相等 则物体在实验误差允许 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 范围内做匀速运动 若 x xm xn xm xn为纸带上相邻的两段位移 是一 个定值 则物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动 3 由纸带求物体的运动速度 平均速度法 求速度 做匀变速直线运动的物体 物体在某段时间内 中间时刻的瞬时速度等于这段时间内物体的平均速度 即vn 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 考点二 实验数据处理与误差分析 1 用图象表示速度 物体运动的速度与时间的关系也可以用图象描述 以速度v为纵轴 时间t为横轴在方格纸上建立直角坐标系 根据实验中的v t数据 在坐 标系中描点 再用一条平滑曲线来 拟合 坐标系中描出的点 这条曲 线反映了速度v与时间t的关系 如图所示 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 2 实验中计算加速度的三种方法 1 v t图象法 先根据匀变速直线运动中 物体在某段时间的中间时刻的 瞬时速度等于物体在这段时间内的平均速度 即vn 求出打第n 个点时纸带的瞬时速度 然后作出v t图象 图象的斜率即为小车运动的 加速度 2 公式法 利用已测得的两组数据 tn vn 和 tm vm 代入公式a 求解 这种方法计算得出的结果误差较大 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 3 根据 x aT2求a 如图所示的纸带 相邻两点的时间间隔为T 且满足x6 x5 x5 x4 x4 x3 x3 x2 x2 x1 即a1 a2 a3 然后取平均值 即 这样可使所给数据全部得到利用 以提高准确性 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 例3 在做 研究匀变速直线运动 的实验中 1 实验室提供了以下器材 打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小 车 纸带 细绳 钩码 刻度尺 导线 交流电源 复写纸 弹簧测 力计 其中在本实验中不需要的器材是 2 如图甲所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条 清晰纸带 纸带上相邻两计数点间还有四个点没有画出 打点计时器打 点的时间间隔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 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 甲 下表列出了打点计时器打下B C F点时小车的瞬时速度 请在表中填 入打点计时器打下D E两点时小车的瞬时速度 位置BCDEF 速度 m s 1 0 7370 801 0 994 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 3 以A点为计时起点 在图乙中画出小车的速度 时间关系图线 乙 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 4 根据所画出的小车的速度 时间关系图线计算出小车的加速度a m s2 5 如果当时电源中交变电流的频率f 49 Hz 而做实验的同学并不知道 由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏 填 大 或 小 答案 1 弹簧测力计 2 0 864 0 928 3 见解析 4 0 62 0 01 5 大 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 解析 1 本实验中不需要测量力的大小 因此不需要的器材是弹簧测 力计 2 根据匀变速直线运动中 某段时间内的平均速度等于这段时间中间 时刻的瞬时速度可知 vD 0 864 m s 同理可得vE 0 928 m s 3 小车的速度 时间关系图线如图所示 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 4 在v t图象中 图线的斜率表示加速度 则a 0 62 0 01 m s2 5 加速度a x 因为实际频率低于50 Hz 而计算时代入的仍是5 0 Hz 所以会造成测量值比实际值偏大 总纲目录 教材研读 考点突破 栏目索引考点突破 变式2 某同学用如图甲所示的实验装置分析匀变速直线运动 电火花 计时器所接电源频率为50 Hz 图乙是他在实验中得到的一条纸带 他将 选出的纸带舍去开始密集的点迹 然后从便于测量的点开始 每5个点取 一个计数点 如图乙