2020版高考物理复习课件：实验测量做直线运动物体的瞬时速度(共32张PPT)

������ -1 3
在内的两相邻点之间的平均速度即 m/s, a=
(150+133 -83 -100 )×10 - 3 m 4×
2 3
������ v A =������
=
(117+133 )×10 - 3
2 ×2 3
m/s ≈0. 19
s
2
≈0. 037 m/s 2 。
对应演练 命题点一 命题点二
图(a)
图(b)
对应演练 命题点一 命题点二
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(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左” 或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车 运动到图(b)中A点位置时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字)
答案:(1)从右向左 (2)0.19 0.037 解析:(1)轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐 渐减小,故小车由右向左运动。 ������ 2 (2)滴水的时间间隔 Δt= = s,A 点的瞬时速度等于包含这一点
对应演练 命题点一 命题点二
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基本实验仪器及数据处理 1.由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间 ������������-1 +������������ v = 。 时刻的瞬时速度来计算,即 n 2������ 2.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法:如图所示
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本题的创新点是利用滴水计时器代替打点计时器,根据水滴的位置 分布情况分析小车的运动状态,并求解瞬时速度和加速度。
对应演练
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1.某同学利用图(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。 物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩 码。打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为50 Hz。纸 带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器,释放物块,物 块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图(b) 所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。
(2)图象法:v-t图象的斜率即为加速度。
对应演练 命题点一 命题点二
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典例1(1)打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定 时间间隔内位移的仪器,目前实验室用的打点计时器有电磁打点计 时器和 计时器两种,它们所接电源均为频率为50 Hz的 交流电源,但前者所接的电源电压为 V,后者所接的电源 电压为 V,振针每隔 s打下一点。现在使用 打点计时器测定物体的速度,当电源频率低于50 Hz时,若仍按照50 Hz计算,则测出的速度值将比真实值 。 (2)某同学在用小车做“测定直线运动的瞬时速度”实验时,从打出 的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有四个点没有画 出来),上面的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电 源频率为50 Hz。
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(2)(多选)实验操作中,下列选项合理的是( ) A.先通Βιβλιοθήκη Baidu,后释放小车 B.先释放小车,后通电 C.本实验需要垫高长木板一端以平衡摩擦力 D.本实验不需要垫高长木板一端以平衡摩擦力 (3)如果小车做匀加速运动,所得纸带如图乙所示,则x1、x2、x3的关 系是 ,已知打点计时器所用交流电源频率为50 Hz,刻度尺测得相邻各点间的距离为x1=3.62 cm,x2=4.75 cm,x3=5.88 cm,x4=7.01 cm,小车的加速度是 m/s2(计算结 果保留三位有效数字)。 (4)如果实际电源频率低于50 Hz,则加速度的计算结果比实际 (选填“偏大”“不影响”或“偏小”)。
对应演练 命题点一 命题点二
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典例2(2017· 全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直 线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在 小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。 在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记 录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共 滴下46个小水滴)
对应演练
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六、注意事项 1.平行:纸带、细绳要和长木板平行。 2.靠近:释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置。 3.先后顺序:实验时应先接通电源,后释放小车;一次实验结束时 先断开电源,后取下纸带。 4.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落 地和小车与滑轮碰撞。 5.准确作图。 七、误差分析 1.纸带运动时摩擦不均匀,打点不稳定引起误差。 2.计数点间距测量有偶然误差。 3.作图有误差。
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2.(2018· 辽宁沈阳期中)某人用如图甲所示的实验装置研究匀变速直 线运动。安装调整好实验器材后,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,取几个计数点,如图乙中a,b,c,d,e点。测出x1、 x2、x3、x4。
a1=
������4 -������1 3������2
,a2=
������5 -������2 3������2
,a3=
������6 -������3 3������2
⇒a=
������1 +������2 +������3 3
=
(������4 +������5 +������6 )-(������1 +������2+������3 ) 9������2
对应演练
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答案 (1)AD (2)AD (3)x2-x1=x3-x2 (4)1.13 m/s2 (5)偏大 解析 (1)本实验用到了打点计时器,那么就应该配备交流电源,这样 才可以在纸带上周期性地打点,又因为要测量两点之间的距离,所 以还会用到测量工具即刻度尺,所以选AD; (2)为了充分合理利用纸带,应该先打开电源,然后再释放小车,因为 本实验是研究匀变速直线运动,只要运动中加速度恒定即可,所以 没有必要平衡摩擦力,故选AD; (3)由于小车做匀加速运动,所以相邻相等时间内的位移差是恒定的, ������ 4 +������ 3 -������ 2 -������ 1 2 由Δs=at 得x2-x1=x3-x2,小车的加速度 a= 4������ 2 ,代入数据可得 a=1.13 m/s2; (4)如果实际电源频率低于50 Hz,则周期偏大,计算时还用0.02 s,计 ������������ 算用的周期偏小,由a= ������ 2 ,得测得的加速度偏大。
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结合上述实验步骤,请你继续完成下列任务: (1)(多选)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附 有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下列器材中,必 须使用的有 (填选项前字母)。 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
v2= v4=
(17 .96-4.08 )×10-2 2×0.1 (9.92+11 .85 )×10-2 2×0.1
m/s=0.694 m/s m/s=1.09 m/s
对应演练 命题点一 命题点二
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通过本题要强化瞬时速度概念的建构。要明确对于以纸带为纽带 的问题,首先由不同计数点(或计时点)间的长度变化情况明确纸带 所对应的物体的运动特点,再利用相应公式进行计算。对于匀变速 运动,求瞬时速度的方法:中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平 均速度。
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方法二 用光电门、光电计数器测瞬时速度 光电门测速原理是把物体通过光电门的时间内认为物体做匀速 直线运动,利用极短时间的平均速度替代瞬时速度,因此,只要测出 物体的宽度和物体通过光电门的时间即可测定物体的速度。 方法三 用频闪照相法测瞬时速度 利用频闪照相拍摄运动物体在不同时刻的位置,再根据照片和实 物的比例推算出照片中不同时刻物体位置间的位移,根据运动学公 式测得物体的速度。
对应演练 命题点一 命题点二
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计算出打下计数点2、4时小车的瞬时速度分别为v2= v4= 。 答案 (1)电火花 4~6 220 (2)0.694 m/s 1.09 m/s 0.02 大
、
对应演练 命题点一 命题点二
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解析 (1)打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时 间间隔内位移的仪器,目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时 器和电火花计时器两种,它们所接电源均为频率为50 Hz的交流电 源,但前者所接的电源电压为4~6 V,后者所接的电源电压为220 V, 振针每隔0.02 s打下一点,当电源频率低于50 Hz时,打点时间间隔T ������ 大于0.02 s,由v= 可知实际计算中时间t偏小,则测出的速度值将比 ������ 真实值大。 (2)每两个计数点之间的时间间隔T=0.10 s。 根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平 均速度,可以求出打下2、4点时小车瞬时速度的大小。
四、实验步骤 1.按照实验原理图,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接 好电源; 2.把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂适量的钩码,纸带 穿过打点计时器,固定在小车后面; 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.换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
对应演练 命题点一 命题点二
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创新实验 测量瞬时速度的方法很多,测量工具主要有两类:一类是计时工 具,一类是测距工具。除了现教材讲的用的打点计时器及教材提到 的频闪照相、光电门法外,还有很多方法。因此,要在夯实基础实 验的基础上注意迁移、创新能力的培养,善于用教材中实验的原理、 方法和技巧处理新问题。
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3.(2019· 山东烟台高三上学期期中)如图所示为某实验小组研究匀 变速直线运动所得的一条纸带,已知所用电源的频率为50 Hz,纸带 上的计数点为每5个点取一个计数点,则可知相邻两计数点间的时 间间隔Δt= s,若测得计数点0、1之间的距离为1.20 cm, 计数点5、6之间的距离为4.7 cm,则可求得加速度a= m/s2。
对应演练
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五、数据处理 1.由实验数据得出v-t图象 (1)选择一条比较理想的纸带,确定好计数点。 (2)求各计数点的瞬时速度填入表格中。 (3)根据表格中的v、t数据,在直角坐标系中描点。 (4)根据描点法作一条直线。
对应演练
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2.小车运动的速度随时间变化的规律 小车运动的v-t图象是一条倾斜的直线,如图所示,可以得出结论: 小车的速度随时间均匀变化。
对应演练
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根据实验数据分析,该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下 列问题: (1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为 m/s。在打出 D点时,物块的速度大小为 m/s;(保留两位有效数字) (2)物块的加速度大小为 m/s2。(保留两位有效数字)
对应演练
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答案 (1)0.56 0.96 (2)2.0 解析 (1)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的 平均速度,所以
对应演练
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三、实验原理 1.打点计时器原理
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2.用“平均速度法”求速度 瞬时速度没法直接测量,因此根据极限的思想,要测量某点的瞬 时速度,可通过测量对应的很短时间内的平均速度来测瞬时速度。 Δ������ v= 在公式 中,当Δt→0时v是瞬时速度。 Δ������
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vB=
������ ������������
2������ ������ ������������ 2������
= =
0.046 1+0.065 9 0 .2 0.086 1+0.106 1 0 .2
m/s=0.56 m/s, m/s=0.96 m/s;
vD=
(2)根据题意,该同学认为物块的运动为匀加速运动,则根据速度公 式vD=vB+a· 2T,代入数据整理可以得到a=2.0 m/s2。
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实验1 测量做直线运动物体的 瞬时速度
对应演练
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方法一 用打点计时器测瞬时速度 一、实验目的 1.练习使用打点计时器,学会通过纸带上的点测瞬时速度。 2.研究物体做匀变速直线运动的规律。 二、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、复写纸片。