勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究課件

1、第2節(jié)　勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,2．工作原理(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器．當(dāng)接在10 V以下(一般保證在4 V以上)的低壓交流電源上時(shí)，線圈的磁場(chǎng)方向周期性改變，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來(lái)，位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡．振片的振動(dòng)周期與電源的電流變化周期一致，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔0

2、.02 s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s.,(2)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器．當(dāng)接通220 V交流電源，按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤(pán)到接負(fù)極的紙盤(pán)軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡．當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它也是每隔0.02 s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是0.02 s.,3．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較,

3、1.對(duì)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的有關(guān)說(shuō)法中，正確的是(　　)A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電B．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率與交流電源的頻率一樣C．電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠振針和復(fù)寫(xiě)紙D．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠電火花和墨粉,【解析】　電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠振針和復(fù)寫(xiě)紙，電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠電火花和墨粉，所以C、D錯(cuò)誤．【答案】　AB,【答案】　0.35　0.43　0.35,同理Δs2＝

4、Δs3＝……＝Δsn＝Δs1＝aT2.其中T為恒量，因a也為恒量，Δs＝aT2為恒量，即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是恒量，它是物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的必要條件，也是我們判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的依據(jù)．,與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電源的頻率，而相同時(shí)間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)．因此，運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間信息，又記錄了物體運(yùn)動(dòng)的位移信息．至于根

5、據(jù)時(shí)間和位移信息求加速度的方法，兩者都是一樣的．,2．用手按住小車(chē)，使小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處．先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，小車(chē)在拖著紙帶運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．?dāng)嚅_(kāi)電源，取下紙帶；更換新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次～5次．3．選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍掉開(kāi)頭一些過(guò)于密集的點(diǎn)，找一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)做計(jì)時(shí)起點(diǎn)，選擇每經(jīng)過(guò)5個(gè)間隔點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)為一段，其時(shí)間間隔為0.1 s，用毫米刻度尺測(cè)出各相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，

6、把測(cè)出的數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中．4．改變長(zhǎng)木板的傾斜角度，重復(fù)做幾次實(shí)驗(yàn)．,(3)作出速度—時(shí)間圖象．在坐標(biāo)紙上，以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)上表中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，如下圖所示，通過(guò)觀察、思考，找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律，然后根據(jù)這些點(diǎn)的分布趨向，用一條平滑的曲線(包括直線)連接這些點(diǎn)，并盡量讓多數(shù)點(diǎn)落在曲線上(或直線)上，不在曲線(或直線)上的點(diǎn)應(yīng)分布在曲線(或直線)兩側(cè)，且兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同．,注意

7、：在坐標(biāo)紙上畫(huà)v－t圖象時(shí)，坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取要合適，使圖象分布在坐標(biāo)平面的大部分面積上．(4)分析v－t圖象，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度數(shù)值上等于v－t圖線的斜率，應(yīng)注意其斜率等于Δv/Δt，不能由tan θ求加速度．,5．選擇一條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰，適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少秒．6．每打好一條紙帶，將定位軸上的復(fù)寫(xiě)紙換個(gè)位置，以保證打點(diǎn)清晰．7．不要分段測(cè)量各段位移，應(yīng)盡可能地一次

8、測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)O之間的距離)．讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位．,8．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為T(mén)＝0.02×5 s＝0.1 s.9．在坐標(biāo)紙上畫(huà)v－t圖象時(shí)，注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取，應(yīng)使圖象盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)．,【解析】　電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是低壓交流電源；開(kāi)始前將小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置；實(shí)驗(yàn)前應(yīng)把紙帶放在復(fù)寫(xiě)紙下方，先

9、接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再放開(kāi)紙帶．【答案】　BC,選擇器材及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)特別注意下列問(wèn)題：(1)明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)電源的要求——交流電源．(2)保證所打第一個(gè)點(diǎn)速度為零的方法——先通電，后放開(kāi)小車(chē)．(3)要防止鉤碼落地和小車(chē)跟滑輪相撞，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前要及時(shí)用手按住它．,紙帶________是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，紙帶________是越走越快的，紙帶________是開(kāi)始越走越快，后來(lái)又越走越慢的．若所用電源的頻率是50 Hz，圖

10、中D紙帶，從A點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器到B點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器，歷時(shí)________s，位移為_(kāi)_______m，這段時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度是________m/s，BC段的平均速度是________m/s，AD段的平均速度是________m/s.,【答案】　A、C　B　D　0.04　0.27　6.75　11　7.88,(1)試計(jì)算在打下B、C、D、E各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度vB、vC、vD、vE各多大？(2)計(jì)算小車(chē)的加速度為多大？,【答案】　(1)0

11、.145 m/s　0.495 m/s　0.575 m/s0．658 m/s　(2)2.0 m/s2,【思路點(diǎn)撥】　拍攝得到的小球的照片中，A、B、C、D……各小球的位置，正是首先釋放的某球每隔0.1 s所在的位置．這樣就把本題轉(zhuǎn)換成一個(gè)物體在斜面上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題了．求拍攝時(shí)B球的速度就是求首先釋放的那個(gè)球運(yùn)動(dòng)到B處的速度；求A球上面還有幾個(gè)正在滾動(dòng)的小球變換為首先釋放的那個(gè)小球運(yùn)動(dòng)到A處經(jīng)過(guò)了幾個(gè)時(shí)間間隔(0.1 s)

12、．,【答案】　(1)1.75 m/s　(2)兩顆,1．在“使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，除電源、紙帶外，還需選用的儀器是(　　)A．停表　　B．刻度尺C．速度計(jì) D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,【解析】　由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)的間隔數(shù)可知任意兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，故不需要停表．再利用刻度尺測(cè)出兩點(diǎn)間的距離就可進(jìn)一步求出平均速度，故不需要速度計(jì)．【答案】　BD,2．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針打點(diǎn)的周期，決定于(　　)A．交流電壓的高低 B．交流

13、電的頻率C．永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱 D．振針與復(fù)寫(xiě)紙的距離【解析】　打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針打點(diǎn)的周期決定于交流電的頻率，例如頻率為50 Hz時(shí)每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)．【答案】　B,3．根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以不利用公式計(jì)算就能直接得到的物理量是(　　)A．時(shí)間間隔 B．位移C．速率 D．平均速度,【答案】　AB,4．如下圖所示是同一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的4條紙帶，哪條紙帶的加速度最大(　　),【解析】　4條紙帶的時(shí)間間隔

14、相等，其中C、D 2條紙帶上的點(diǎn)間隔均勻表明它們是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可看做加速度為0.A、B 2條紙帶上的點(diǎn)間隔在不斷增大，且A條紙帶上的點(diǎn)相鄰間距之差較大，故紙帶A的加速度最大．【答案】　A,5．(2010年寧波高一檢測(cè))打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理中重要的物理實(shí)驗(yàn)儀器，下圖中甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的，請(qǐng)回答下面的問(wèn)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)

15、時(shí)器，電源采用的是________．(3)在某次實(shí)驗(yàn)中，物體拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如下圖所示，紙帶上每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中用直尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示(單位：cm)．,①在計(jì)數(shù)點(diǎn)1所代表的時(shí)刻，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為v1＝________m/s，物體的加速度a＝________m/s2.(保留兩位有

16、效數(shù)字)②該同學(xué)在測(cè)量的時(shí)候沒(méi)有將計(jì)數(shù)點(diǎn)5的數(shù)值記錄下來(lái)，根據(jù)前面的數(shù)值可以推算出計(jì)數(shù)點(diǎn)5到0點(diǎn)的距離為_(kāi)_______cm.,【答案】　(1)電磁　低壓交流電　4 V～6 V(2)電火花　交流220 V　(3)① 0.18　0.75　②14.50,6．一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，用每間隔0.1 s曝光一次的頻閃相機(jī)拍攝不同時(shí)刻小球位置的照片如下圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個(gè)小球的像之間時(shí)間間隔是0.1 s，測(cè)得小球在幾個(gè)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)

17、的位移(數(shù)據(jù)見(jiàn)表)，則：,【解析】　由表中數(shù)據(jù)s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝1.10 cm，可以判斷小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．本實(shí)驗(yàn)加速度的求法采用逐差法，即乙的方法，這樣能將s1、s2、s3、s4全用上，有效地減小誤差，代入數(shù)據(jù)解得a＝1.1 m/s2.【答案】　(1)相等　勻加速　(2)乙　1.1 m/s2,7．一小球在桌面上從靜止開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號(hào)