2012届高考物理一轮总复习教学课件 《运动的描述.实验探究课件》

• ④选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的 比较密集的点子，确定好计数始点，标明 记数点，正确使用刻度尺测量两点间的距 离，并把测量结果填入表中，用逐差法求 出加速度值，最后求其平均值，还可求出 各计数点对应速度，作v－t图象，求得直 线的斜率即为物体运动的加速度．
• (4)注意事项 • ①安装实验器材时，打点计时器要正放， 拉小车的细绳和纸带都要与木板平行，小 车和纸带的运动要平稳． • ②在纸带上打出的点要小而清晰，使刻度 尺对距离的测量准确，为了减小距离测量 的误差，小车运动的加速度适当大一些．
• 1．打点计时器及其使用 • (1)实验原理 • 电磁打点计时器是一种记录运动物体在一 定时间间隔内位移的仪器．它使用交流电 源工作电压在10.0 V以下，当电源的频率 为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点．如果 运动物体带动通过打点计时器的纸带，在 纸带上打下的各点之间的距离就表示相应 时间间隔中物体的位移．测量点的位置，
• 2．纸带的数据处理 • 利用打点计时器测定匀加速直线运动 的小车的加速度，如图1－ 4－3所示，给 出了该次实验中，从0点开始，每5个点取 一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、 5 、 6都为记数点，测得： x1＝1.40cm ， x2 ＝ 1.90cm ， x3 ＝ 2.38cm ， x4 ＝ 2.88cm ， x5 ＝3.39cm，x6＝3.87cm.
• [答案] (1)如图1－4－9所示．
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(2005·黄冈模拟)如图1－4－10所 示，某组同学借鉴“测定匀变速运动的加 速度”实验方法，设计了用光滑斜面测定 重力加速度的实验，如图1－4－10所示， 他们用垫块垫高光滑长木板的一端，使之 成为斜面，改变垫块厚度可改变斜面的倾 角θ，利用打点计时器所打出的纸带，测 出几组对应不同倾角θ时小车沿斜面下滑 的加速度a，将测得的数据记录于表中， 其中l为斜面长度，h为对应不同倾角θ时 斜面一端的高度．求：
• (2) 实验器材：打点计时器；纸带；复写 纸片，低压交流电源；小车；细绳；一端 附有滑轮的长木板；刻度尺；钩码；导 线． • (3)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1－4－1所示．
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图1－4－1
• ③打开电源开关，用手水平地牵拉纸带， 纸带被打上了许多小点． • ④取下纸带，从能看得清的点数起，如果 共有N个点，那么，点子的间隔数为N－1 个，用t＝0.02 s×(N－1)计算，这段纸带 记录的时间是多长． • ⑤用刻度尺测量一下，从开始计时的点起 到最后一个点间的距离S是多少．
• ⑥利用公式 v＝S/t计算一下纸带运动的平 均速度． • ⑦在纸带上打出连续的 6 个点，分别标上 记号 0,1,2,3,4,5. 相邻的两个点间的距离为 S1 ， S2 ， S3 ， S4 ， S5 ，各有多长，看它们 是否相等，若S1＝S2＝S3＝S4＝S5＝S6，则 拉动纸带做匀速直线运动，若不相等则做 变速直线运动．
• (2) 图象如图 1 － 4 － 4 所 示 ： a ＝ 50.83cm/s2 ， 在 作出 速度 — 时间图 象后 ， 取 A 和 B两点计算加速度， vA ＝ 12.00cm/s ， tA ＝ 0 ， vB ＝ 42.20cm/s ， tB ＝ 0.06s，则
• ＝50.83(cm/s2)
• ③为了测量和计算的方便，在纸带上选定 计数点，计数点是人为选取的，与打点计 时器打出的点是有区别的．一般打点计时 器每打 5 个点取一个计数点，即计数点间 时间间隔为5个打点时间间隔，T＝ 0.02×5＝0.1 s. • ④为了测量和计算的方便，测量距离时不 要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测 量计数起点到其它各计数点的距离． • ⑤小车运动到达定滑轮前要用手挡住小车， 防止小车与定滑轮相碰和钩码落地，以便
• [ 答 案 ] (1)16.50cm/s 26.30cm/s • 31.35cm/s 36.30cm/s
21.40cm/s
• (2)如图1－4－5所示a＝50.83cm/s2 • 一位同学做“研究匀变速直线运 动”的实验，打点计时器所用电源的频率 是50 Hz，在实验中得到点迹清晰的一条 纸带．他把某一个点记作O，再选依次相 邻的 6 个点做测量点分别标以 A 、 B 、 C 、 D、E、F，如图1－4－5所示．
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图1－4－12
• [ 解析 ] 两相邻记数点之间还有 4 个记录 点未画出，则两相邻记数点之间的时间间 隔为ΔT＝5×0.02 s＝0.1 s，图中给出的是 累计长度，须演算出各段的相应位移，再 根据 Δs ＝ aT2 ，求出加速度，用平均值填 入，因倾斜档板是光滑的则a＝g·sinθ，g ＝a/sinθ，图1－4－12中直线斜率即代表g. • [答案] (1)1.65 (2)9.77
• 图1－4－5 •
• 图1－4－6
• (1)如果测得C、D两点相距为2.70 cm，D、 E两点相距为2.90 cm，则小车在打D点时的 速度是________m/s. • (2) 如果该同学分别算出小车打各个点的速 度，然后把数据标示在v－t图上，如图1－4 － 6 所示，则由此图可求得小车的加速度 a ＝________m/s2. • (3) 将图线延长与纵轴相交，交点的速度为 ________m/s ， 此 速 度 的 物 理 意 义 是 ．
• 求小球加速度a＝________m/s2.(保留二位 有效数字) • [错解] a1＝(S2－S1)T2，a2＝(S3－S2)/T2 • a3＝(S4－S3)T2， • ＝(a1＋a2＋a3)/3＝(S4－S1)/3T2 • ＝1.1m/s2
• [分析纠正] 尽管此题这种方法算出的结 果刚好与正确答案相符，但容易增大误 差．所用方法不可取，正确解答为： • a1＝(S3－S1)/2T2 • a2＝(S4－S2)/2T2 • ＝(a1＋a2)/2＝1.1m/s2 • [答案] 1.1m/s
• (3)注意事项
• ①计时器打出的点子不清晰，则主要是电 压偏低或振针位置不合适． • ②打点计时器在纸带上应打出轻重合适的 小圆点，如果打出的是短横线，应调整一 下振针距复写纸的高度，使之增大一些．
• ③计时器打点时，应先接通电源，待打点 稳定后，再拉动纸带． • ④拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打 点计时器的位置．
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⑥作v－t图象时，要尽可能使更多的 点在一条直线上，不在直线上的各点也要 尽可能对称地分布在直线的两旁．
• 1．打点计时器的使用 • 一同学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1－4－2中的一些短 线．这可能是因为 ( )
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图1－4－2
• A．打点计时器错接在直流电源上
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一种实验器材叫做光电门，它可以测出 某物体经过光电门所用的时间，如果知道 物体的宽度，就可以求出这一小段过程的 平均速度．你能用这种器材设计出研究自 由落体运动规律的实验吗？ ( 提示：一小 段过程的平均速度可当作物体通过光电门 时的瞬时速度)
• [答案] 让物体自由下落，将光电门放在 物体经过的不同位置，测出物体经过光电 门所用的时间Δt.量出物体的宽度Δx，则 物体通过光电门时的速度v＝ .量出光 电门与物体初位置间的距离h，如果能得 出v2∝h的关系，就可说明物体的运动是 初速度为0的匀加速直线运动．由v2＝2gh 可得g＝ ，多次测量可求出g的平均 值．
• [答案] (1)1.4 (2)5 (3)1.00 当t＝0时 (刚开始计时时)的速度
• 3．处理实验数据能力的培养 • 利用打点计时器研究一个约1.4 m高的 商店卷帘窗的运动．将纸带粘在卷帘底部， 纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上 运动．打点后的纸带如图1－4－7所 示．数据如图1－4－8所示．纸带中AB、 BC 、 CD…… 每 两 点 之 间 的 时 间 间隔 为 0.10 s，根据各间距的长度，可计算出卷 帘窗在各间距内的平均速度v平均，可以将 v平均近似地作为该间距中间时刻的即时速 度 v.
• 2．测定匀变速直线运动加速度 • (1) 实验原理：设物体做匀变速直线运动， 加速度是 a ，在各个连续相等时间 T 内的 位移分别是s1、s2、s3……，则有Δs＝s2－ s1＝s3－s2＝s4－s3＝……＝aT2 • 同理有s5－s2＝3aT2，s6－s3＝3aT2，…… • 所以，测出各段位移 s1 、 s2 、 s3…… 即可 求出 • a2 ＝ (s4 － s1)/3T2 a2 ＝ (s5 － s2)/3T2 a3 ＝ (s6－s3)/3T2 • 再由a 、a ……算出平均值
• 图1－4－7
图1－4－8
• (1) 请根据所提供的纸带和数据，画出卷 帘窗的v－t图象． • (2)AD 段的加速度为 ________m/s2 ， AK 段 的平均速度为________m/s. • [解析] 由所给数据可知卷帘窗在AE段做 匀变速直线运动，根据匀变速直线运动中 间时刻点的瞬时速度等于该段的平均速度 可求得各点的速度，然后用描点法得到 v －t图象，图象的斜率即为物体的加速 度．
• 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] 电源电压的高低，影响振动片磁 化的强弱，从而影响打点的力度，即点痕 的清晰程度，B错，形成清晰的短划线， 表示振动片有足够的磁性，只是由于振针 与底板的间距偏小，当振动片与永磁体相
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在一次实验中，如果某同学不 知道实验所使用的交流电电源的实际频率 已超过50 Hz，那么他计算出来的平均速 度值与实际值相比是 ( ) • A．偏大 B．偏小 • C．相等 D．不能确定 • [答案] B
• 电火花计时器是利用脉冲电流产生火花放 电，在纸带上打出点迹的仪器．当电源频 率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点．这 种计时器工作时，纸带运动受到的阻力小， 实验误差较小． • (2)实验步骤 • ①把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过 打点计时器，把复写纸片套在定位轴上， 并且压在纸带上面． • ②在打点计时器的两个接线柱上分别接上 导线，两根导线的另外一端分别接到低压 交流电源(4～6 V的交流电)的两个接线柱