2020版高考物理人教版山東一輪復(fù)習(xí)課件：實(shí)驗(yàn)1 測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度(共32張)

實(shí)驗(yàn)1測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的2021/5/91方法一

用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)會通過紙帶上的點(diǎn)測瞬時(shí)速度。2.研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(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、電源、復(fù)寫紙片。2021/5/92三、實(shí)驗(yàn)原理1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理2021/5/932.用“平均速度法”求速度瞬時(shí)速度沒法直接測量,因此根據(jù)極限的思想,要測量某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,可通過測量對應(yīng)的很短時(shí)間內(nèi)的平均速度來測瞬時(shí)速度。在公式

中,當(dāng)Δt→0時(shí)v是瞬時(shí)速度。2021/5/94四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按照實(shí)驗(yàn)原理圖,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板無滑輪的一端,接好電源;2.把一細(xì)繩系在小車上,細(xì)繩繞過滑輪,下端掛適量的鉤碼,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,固定在小車后面;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.換紙帶反復(fù)做三次,選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析。2021/5/95五、數(shù)據(jù)處理1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象(1)選擇一條比較理想的紙帶,確定好計(jì)數(shù)點(diǎn)。(2)求各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度填入表格中。(3)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)。(4)根據(jù)描點(diǎn)法作一條直線。2021/5/962.小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線,如圖所示,可以得出結(jié)論:小車的速度隨時(shí)間均勻變化。2021/5/97六、注意事項(xiàng)1.平行:紙帶、細(xì)繩要和長木板平行。2.靠近:釋放小車前,應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。3.先后順序:實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,后釋放小車;一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先斷開電源,后取下紙帶。4.防止碰撞:在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng),防止鉤碼落地和小車與滑輪碰撞。5.準(zhǔn)確作圖。七、誤差分析1.紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻,打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差。2.計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量有偶然誤差。3.作圖有誤差。2021/5/98方法二

用光電門、光電計(jì)數(shù)器測瞬時(shí)速度光電門測速原理是把物體通過光電門的時(shí)間內(nèi)認(rèn)為物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),利用極短時(shí)間的平均速度替代瞬時(shí)速度,因此,只要測出物體的寬度和物體通過光電門的時(shí)間即可測定物體的速度。方法三

用頻閃照相法測瞬時(shí)速度利用頻閃照相拍攝運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置,再根據(jù)照片和實(shí)物的比例推算出照片中不同時(shí)刻物體位置間的位移,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式測得物體的速度。2021/5/99命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二基本實(shí)驗(yàn)儀器及數(shù)據(jù)處理1.由紙帶計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度來計(jì)算,即2.利用紙帶求物體加速度的兩種方法(1)逐差法:如圖所示(2)圖象法:v-t圖象的斜率即為加速度。2021/5/910命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二典例1(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器,目前實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和

計(jì)時(shí)器兩種,它們所接電源均為頻率為50Hz的交流電源,但前者所接的電源電壓為

V,后者所接的電源電壓為

V,振針每隔

s打下一點(diǎn)?，F(xiàn)在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定物體的速度,當(dāng)電源頻率低于50Hz時(shí),若仍按照50Hz計(jì)算,則測出的速度值將比真實(shí)值

。

(2)某同學(xué)在用小車做“測定直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”實(shí)驗(yàn)時(shí),從打出的若干紙帶中選出了如圖所示的一條(每兩點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出來),上面的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz。2021/5/911命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二計(jì)算出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2、4時(shí)小車的瞬時(shí)速度分別為v2=

、v4=

。

答案

(1)電火花

4~6

220

0.02

大(2)0.694m/s

1.09m/s2021/5/912命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二解析

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器,目前實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種,它們所接電源均為頻率為50

Hz的交流電源,但前者所接的電源電壓為4~6

V,后者所接的電源電壓為220

V,振針每隔0.02

s打下一點(diǎn),當(dāng)電源頻率低于50

Hz時(shí),打點(diǎn)時(shí)間間隔T大于0.02

s,由v=可知實(shí)際計(jì)算中時(shí)間t偏小,則測出的速度值將比真實(shí)值大。(2)每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=0.10

s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度,可以求出打下2、4點(diǎn)時(shí)小車瞬時(shí)速度的大小。2021/5/913命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二通過本題要強(qiáng)化瞬時(shí)速度概念的建構(gòu)。要明確對于以紙帶為紐帶的問題,首先由不同計(jì)數(shù)點(diǎn)(或計(jì)時(shí)點(diǎn))間的長度變化情況明確紙帶所對應(yīng)的物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),再利用相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。對于勻變速運(yùn)動(dòng),求瞬時(shí)速度的方法:中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間的平均速度。2021/5/914命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)測量瞬時(shí)速度的方法很多,測量工具主要有兩類:一類是計(jì)時(shí)工具,一類是測距工具。除了現(xiàn)教材講的用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及教材提到的頻閃照相、光電門法外,還有很多方法。因此,要在夯實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上注意遷移、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),善于用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。2021/5/915命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二典例2(2017·全國卷Ⅰ)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30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)2021/5/916命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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)

答案:(1)從右向左

(2)0.19

0.037解析:(1)輕推小車,由于阻力小車做減速運(yùn)動(dòng),相同時(shí)間內(nèi)位移逐漸減小,故小車由右向左運(yùn)動(dòng)。2021/5/917命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二本題的創(chuàng)新點(diǎn)是利用滴水計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,根據(jù)水滴的位置分布情況分析小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并求解瞬時(shí)速度和加速度。2021/5/9181.某同學(xué)利用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上,細(xì)繩的一端與物塊相連,另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端,所用交流電源頻率為50Hz。紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放物塊,物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。2021/5/919根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)?；卮鹣铝袉栴}:(1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為

m/s。在打出D點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為

m/s;(保留兩位有效數(shù)字)

(2)物塊的加速度大小為

m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)

2021/5/920答案

(1)0.56

0.96

(2)2.0解析

(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的速度等于該過程中的平均速度,所以(2)根據(jù)題意,該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng),則根據(jù)速度公式vD=vB+a·2T,代入數(shù)據(jù)整理可以得到a=2.0

m/s2。2021/5/9212.(2018·遼寧沈陽期中)某人用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)。安裝調(diào)整好實(shí)驗(yàn)器材后,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,從便于測量的點(diǎn)開始,取幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙中a,b,c,d,e點(diǎn)。測出x1、x2、x3、x4。2021/5/922結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請你繼續(xù)完成下列任務(wù):(1)(多選)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、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,在下列器材中,必須使用的有

(填選項(xiàng)前字母)。

A.電壓合適的50Hz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.彈簧測力計(jì)2021/5/923(2)(多選)實(shí)驗(yàn)操作中,下列選項(xiàng)合理的是(

)A.先通電,后釋放小車B.先釋放小車,后通電C.本實(shí)驗(yàn)需要墊高長木板一端以平衡摩擦力D.本實(shí)驗(yàn)不需要墊高長木板一端以平衡摩擦力(3)如果小車做勻加速運(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)器所用交流電源頻率為50Hz,刻度尺測得相鄰各點(diǎn)間的距離為x1=3.62cm,x2=4.75cm,x3=5.88cm,x4=7.01cm,小車的加速度是

m/s2(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(4)如果實(shí)際電源頻率低于50Hz,則加速度的計(jì)算結(jié)果比實(shí)際

(選填“偏大”“不影響”或“偏小”)。

2021/5/924答案

(1)AD

(2)AD

(3)x2-x1=x3-x2

(4)1.13m/s2(5)偏大解析

(1)本實(shí)驗(yàn)用到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,那么就應(yīng)該配備交流電源,這樣才可以在紙帶上周期性地打點(diǎn),又因?yàn)橐獪y量兩點(diǎn)之間的距離,所以還會用到測量工具即刻度尺,所以選AD;(2)為了充分合理利用紙帶,應(yīng)該先打開電源,然后再釋放小車,因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是研究勻變速直線運(yùn)動(dòng),只要運(yùn)動(dòng)中加速度恒定即可,所以沒有必要平衡摩擦力,故選AD;(3)由于小車做勻加速運(yùn)動(dòng),所以相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差是恒定的,由Δs=at2得x2-x1=x3-x2,小車的加速度

,代入數(shù)據(jù)可得a=1.13

m/s2;(4)如果實(shí)際電源頻率低于50

Hz,則周期偏大,計(jì)算時(shí)還用0.02

s,計(jì)算用的周期偏小,由a=,得測得的加速度偏大。2021/5/9253.(2019·山東煙臺高三上學(xué)期期中)如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)所得的一條紙帶,已知所用電源的頻率為50Hz,紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)為每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則可知相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=

s,若測得計(jì)數(shù)點(diǎn)0、1之間的距離為1.20cm,計(jì)數(shù)點(diǎn)5、6之間的距離為4.7cm,則可求得加速度a=

m/s2。

答案

0.1

0.70解析

相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=5×0.02

s=0.1

s;根據(jù)Δx=aT2可解得:2021/5/9264.(2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。2021/5/927實(shí)驗(yàn)步驟如下:①如圖(a),將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;2021/5/9282021/5/929完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片