实验的累积法PPT教学课件

设T为相邻两计数点之间的时间间隔,则
a1
x4 x1 3T 2
, a2
x5 x2 3T 2
, a3
x6 x3 3T 2
,
加速度的平均值为 a a1 a2 a3 .
3
“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数
据x1､x2､x3……以减小偶然误差.
(2)用v-t图象求加速度:根据匀变速直线运动某段时间中间
(4)安装纸带时,纸带位于长木板中间,并保证运动时纸带不与 打点计时器限位孔摩擦.为减小实验误差,我们往往舍弃纸 带开始那些比较密集的点,从间距较大的点开始取计数点. 有时采用每五个点取一个计数点的方法,这时相邻两计数 点之间的时间间隔为5×0.02 s=0.1 s.在实验操作中,要在钩 码落地处垫上软垫,防止砸坏地板;当小车即将运动到长木 板的定滑轮处时,立即用手将小车接住,以免小车与定滑轮 碰撞.
解析 (1)所用电源电动势E=3 V,故电压表选V2,
通过变阻器电流约为 I E 3 A=0.6 A,故电流表
选A1即可.
R5
(2)用伏安法测定Rx电阻时可用分压法,也可用限
流法.电路原理图和对应的实物连接图如下:
方案一:分压接法
(2)方案二:限流接法
(3)方案一: 需要的器材:游标卡尺,毫米刻度尺 主要操作步骤: ①数出变阻器线圈缠绕匝数n
5.一般要测出六段位移x1､x2､x3､x4､x5､x6. 6.根据测量结果,利用“实验原理”中给出的公式算出加速度
a1､a2､a3的值,(注意T=0.1 s)求出a1､a2､a3的平均值,就是小 车做匀变速直线运动的加速度.
双 基 精 练 自主探究·基础备考
1.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕.下 列关于纸带上点痕的说法中,正确的是( )
到一声水滴声,依次数“2,3……”一直数到“n”时,
按下秒表按钮停止时,读出秒表的示数为t.
(1)写出用上述测量计算重力加速度g的表达式:
g=
.
(2)为了减小误差,改变h的数值,测出多组数据,
记录在表格中(表中t′是水滴从离开水龙头口到A
板所用的时间,即水滴在空中运动的时间),请在图
4中所示的坐标纸上作出适当的图象,并利用图象求
时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即
vn
xn
xn1 2T
,
求出打各个计数点时纸带的瞬时速度,再作出
v-t图象,图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度.
三､实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器､一端附有滑轮的长木板､小
车､纸带､细绳､钩码､刻度尺､导线､电源､复写纸.
四､实验步骤 1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌
(1)用伏安法测定Rx的全电阻值,所选电流表为 (填“A1”或“A2”),所选电压表为 (填
“V1”或“V2”). (2)在下面将图2中实物连接成测量电路.
图2 (3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电 阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变 阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材 及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式.
②用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线 圈的排列长度L,可得电阻丝的直径为d= L
n ③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D,可得 电阻丝总长度l=nπ(D- L );
n 也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D, 得电阻丝总长度l=nπ(D+ L ).
n ④重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平
疑难点一.本实验中有哪些需要注意的问题?请简述. 名师在线:(1)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计
时器稳定工作后,再释放纸带. (2)细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车的拉力不变;小
车的加速度应适当大一些,可以减小长度的测量误差,以能 在纸带上长约50 cm的范围内清楚地取7~8个计数点为宜. (3)电火花计时器利用高压脉冲火花放电“打点”,放电针与 纸带没有接触,因而不会干扰纸带运动,相对来说阻力很小, 所以有条件最好用电火花计时器.
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§1.4 实验:研究匀变速直线运动
知 识 精 要 高效梳理·知识备考
一､实验目的 1.练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动. 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法. 3.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度.
二､实验原理 1.打点计时器 (1)作用:计时仪器,每隔0.02 s打一次点. (2)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 (3)纸带上点的意义: ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置; ②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况.
2.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法
设x1､x2､x3……为纸带上相邻两个计数点之间的距离,若 Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=……=常数,即连续相等的时间间隔 内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体做匀变速直线 运动.
3.由纸带求物体运动加速度的方法
(1)逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2,求a1､a2､a3,再算出a1､a2 ､a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速 度.
(1)由题意知,滴水的周期就是水滴自由下落的时
间,所以T= t
n 1
由h= 1gT2得g= 2(n 1)2 h
2
t2
(2)在坐标纸上认真描点作图,得到一条延长线
过坐标原点的直线,该直线的斜率k=tan
h t2
,
1 2
g
由此可求得g=9.78 m/s2
答案 (1) 2(n 1)2 h t2
(2)图略 9.78 m/s2
纸带通过打点计时器,交流电源的频率是50 Hz,由纸带上打 出的某一点开始,每5个点剪 下一段纸带,如图所示,每一小 段纸带的一端与x轴相重合, 一边与y轴平行,将纸带依次贴 在坐标系中,求:
(1)仔细研究图,找出小车在相邻时间内位移存在的关系. (2)设Δt=0.1 s, 请画出该小车的v-t 图象. (3)根据图象求其加速度. 答案:(1)相邻时间内位移差为8 cm (2)见图1-4-4 (3)8 m/s2
二、累积法的应用
1.在“用滴水法测重力加速度”
的实验中,如图1所示调节并测量
水龙头到盘子的高度差h;让前一
滴水滴到盘子听到声音时,后一
滴恰离开水龙头;再测出n次水击
盘声的总时间tn,则下落h高度用
时
t0
tn n 1
.
2.在“测定金属电阻率”的实
图1
验中,若没有螺旋测微器,可把金
属丝绕在铅笔上若干圈,由金属线圈的总长度除以
均值.
方案二:
需要的器材:游标卡尺
主要操作步骤:
①数出变阻器线圈缠绕匝数n
②用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1和瓷
管部分的外径D2,可得电阻丝的直径为d= D1 D2
电阻丝总长度
l
nπ 2
(D1D2
)
2
③重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平
均值
答案 (1)A1 V2(2)、(3)见解析
【例2】用滴水法可以测定重
力加速度的值,方法是:在自来
水龙头下面固定一块挡板A,
使水一滴一滴断续地滴落到挡
板上,如图3所示,仔细调节水
图3
龙头,使得耳朵刚好听到前一
个水滴滴在挡板上的声音的同时,下一个水滴刚好开
始下落,首先量出水龙头口离挡板的高度h,再用秒表
计时,计时方法是:当听到某一水滴滴在挡板上的声
音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听
圈数来测量金属丝的直径.
【例1】检测一个标称值为5 Ω的滑动变阻器.可供 使用的器材如下: A.待测滑动变阻器Rx,全电阻约5 Ω(电阻丝绕制
紧密,匝数清晰可数) B.电流表A1,量程0.6 A,内阻约0.6 Ω C.电流表A2,量程3 A,内阻约0.12 Ω D.电压表V1,量程15 V,内阻约15 kΩ E.电压表V2,量程3 V,内阻约3 kΩ F.滑动变阻器R,全电阻约20 Ω G.直流电源E,电动势3 V,内阻不计 H.游标卡尺 I.毫米刻度尺 J.开关S,导线若干
A.打点计时器错接在直流电源上 B.电源电压不稳定 C.电源的频率不稳定 D.振针压得过紧
解析:当振针距离复写纸片间隙过小时,每一个打点周期内 就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上,这样就打出 了一段一段的小线段.所以在使用打点计时器前要检查一 下振针到复写纸片的距离是否适中,否则就要做适当的调 整.答案为D. 答案:D 方法总结:振针压得过紧,还会导致纸带在运动中所受阻力 增大,有些实验中会影响到实验的精确度.例如用自由落体 运动验证机械能守恒的实验.
4.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开头一些比较 密集的点,在后边便于测量的地方找一个开始点,为了测量 方便和减少误差,通常不用每打一次点的时间作为时间的 单位,而用每打五次点的时间作为时间的单位,就是T=
0.1 s,在选好的开始点下标明A,依次标为B､C､D､E……(这 些点叫做计数点).
疑难点二.为什么处理数据时,常用“逐差法”计算加速度? 名师在线:处理数据时,有两种计算的方法:
比较两种方法,方法一中只用了x6､x1两段,而方法二中用了6段,前者误差较大,后者 误差较小,所以常用后者计算加速度.
易 错 点 拨 自我完善·误区备考
易错点不能正确使用v-t图象处理数据 自我诊断(2009·启东模拟)做匀变速直线运动的小车,牵引一条
A.点痕记录了运动的时间 B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C.点痕在纸带上的分布情况,反映了物体的质量和形状 D.点痕在纸带上的分布情况,反映了物体的运动情况 答案:ABD
2.如图所示是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带,从0 点开始每5个计时点取一个计数点,依照打点的先后顺序依 次编为1､2､3､4､5､6,测得x1=5.18 cm,x2=4.40 cm,x3=3.62 cm,x4=2.78 cm,x5=2.00 cm,x6=1.22 cm.
出重力加速度g的值:g=
(要求两位有效数字).
图4
次数
1 2 3 4 5 6
高度h/cm
20.10 25.20 32.43 38.45 44.00 50.12
空中运动时间 t′/s
0.20 0.23 0.26 0.28 0.30 0.32
解析 水滴在较小的距离内下落,空气阻力比重
力小得多,水滴运动的加速度就是自由落体加速度.
T
带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度,将纸带上
端中间各点连接起来,可得到v-t的图象,如图所示.
(3)利用图象求斜率或用Δy=aT2均可以求得小车加速度a=8 m/s2.
题 型 研 练 互动探究·方法备考
题型一
实验原理和误差分析
【例1】一位同学在用打点计时器做“测匀变速直线运动加 速度”的实验时,纸带上打出的不是圆点而是如图所示的 一些短线,这可能是因为( )
解析:(1)由图中所标纸带每段位移关系,可知在相邻相等时间 内的位移差Δy近似相等,考虑误差原因后,可近似认为Δy=8
cm.
(2)以图中的x轴作为时间轴,以纸带的宽度表示相等的时间间
隔T=0.1 s,每段纸带最上端中点对应v轴上的速度恰好表示
每段时间的中间时刻的瞬时速度,即
vn
y因n ; 此可以用纸
(1)相邻两计数点间的时间间隔为____0._1_s. (2)物体的加速度大小a=____0._80_m/s2,方向___A_→_B_(填A→B或
B→A). (3)打点计时器打计数点3时,物体的速度大小v3=___0_.3_2_m/s,方
向___B_→_A_(填A→B或B→A).
疑 难 精 讲 名师解疑·能力备考
面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好 电路,如图所示.
2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在绳的另一端挂上 合适的钩码,把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下 面),并把纸带的一端固定在小车的后面.
3.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车,让小 车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点. 取下纸带,换上新纸带,重复实验三次.
实验讲座
累积法 一、累积法解读
1.累积法 把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用 累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且 还可以提高测量的准确程度,减小误差.这种方法称 为累积法.
2.主要累积方法 (1)时间累积法:对时间累积后进行测量求平均值 的方法. (2)空间累积法:对空间进行累积后求平均值的方 法.