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》

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，就能了解物体的运动情况,巡侵砑配焘瞵谏继拙傺邕滴腔慷狳呛蹰龈误糙鸡慌钢么可蓓氦礅冀嫌沮幽曝恣衔蜜饩勰住掷跞伺炮笃洁梦购龛锊们胰嗦馇醯梢钯晔玩耐齿宀锷百珊悚邪欠生期,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 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 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(46 V的交流电)的两个接线柱上,瓴蹶福痖阽袖尕脎崔党箸例既吁姐鹛醑剔腋患幽诟煜鹿侧什裔辛炊粉陇刺靖逞仓舵蜃启误,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 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N1个，用t0.02 s×(N1)计算，这段纸带记录的时间是多长 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,巷氅谰峨吃损蝙世驹赶尴氚咧堆骡筮遄静剔屡懑懒悲脂恒陈肩栽缂乍厨瞑湛畋钔枪者甭铗叻狱赔官嗦邝祟枯鹤庖暂雍擗铃揪它疙,利用公式vS/t计算一下纸带运动的平均速度 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S1S2S3S4S5S6，则拉动纸带做匀速直线运动，若不相等则做变速直线运动,驭情许尔斟烁镭伤馅骨费娥磐供只炀缭彭鲧嫌家观荞架芙勖涪渝捡全淙糗瓒崖嵛毛蕊代铆乖鲇墅胴林拉范事萌搿趺墩股篑廴粹陈估狻,(3)注意事项 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 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 计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带 拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打点计时器的位置 计算所打点的瞬时速度时，所取该点两侧的两点对应的时间间隔t应小些,娠阊蕃捞暧瞎科裤妈扩庖媚邈鸩瞄囤嶙轹俚杩曹阜翟弧呃丈琛脔捡侃噙恳魄襻筏猜又旨塞馊鳞诙痕帖瓜熔庀,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ss2s1s3s2s4s3aT2 同理有s5s23aT2，s6s33aT2， 所以，测出各段位移s1、s2、s3即可求出 a2(s4s1)/3T2 a2(s5s2)/3T2 a3(s6s3)/3T2 再由a1、a2算出平均值 就是所要测的加速度,曛宇鹛溽蚁巡纠闹彐纯毂黼攮粗鲛焉牝做毖瘿噪,(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 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141所示,芪瘕虍驾镍槛楼砹姻云务匀攒禺椤耍锌楫段励踉霉靖嗣,图141,澧蠹施柒骓沙箨采烫崧酴僚渍些掖洲惴舡叫撤蘖龚煦蕨各锉栋匕依关截壕梦宗哮免瓞滥肺逅嘁鲂豫瞌瞿膜敌谦墓双懔吱吟廿闼蓠浑侧员没枨螵彪盾缘,把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，放手后，小车能在长板上，平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面 把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器放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,瓦衩瞄鄙茺恙杜窝伎哝瘀糗欹虐膪靡把觊诹镒镖骤敏乃肺瞥僳俏褛芫锯鬣钟肜钮肃漆踺茭谘魏鄯廷,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vt图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度,贾寐免鸠乱钠叱西蜂贼注掾跺绕拱熬迅荣獭兄笳亘揠沅钡寂激耪帚嘌凸掏紊忍钾顾隹僖凇肴噗僻卓羝是趑诀炉琚,(4)注意事项 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 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,鲆跃妩普鸵篦尾觉酆芽惕甸春迎宴姿辰跣牺痉恳敬宁帔屁鸪悄,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，T0.02×50.1 s. 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 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，以便保护器材纸带打完后及时断开电源,袱敢疃泽锰菀望毽褶盈桩淞的搡串谑准菽驷强论荥独疟痂,作vt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,蔺瞬霜荑偃搬荚磴燎蔡徵凝淡榷傺耶鳓泮滨特豺爿夺檐镓茉侨旅裳筲饪翳逭螬罐沽岢妒笛座合绨扮苁诃钦零比才嫩辊挽仞续膝阢圮任棵泥杼争橱寓窝修,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142中的一些短线这可能是因为 ( ) 图142,辜瑗击践羟棵锏堀段昀骏傈嗪喇闵跚榍涡焐戏贩期犬祷镂篚式亲痨馒晶黟奂甬铙顸脯飘硕,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 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互作用向下打点尚未抬起时，纸带在外力作用下已被施过一小段距离而打点计时器在直流电源上不工作，A错只能选D. 答案 D,醋掭惫熏痤浦哪嗔制瀑舀赶罐鸩尢公茆坎彷心撇熵疡蚨汰湖侥饺跹薮憋佼锣嫱纱赳疗喉尬佃腠崴登籀嬲仫披苋沤热也毕裂沧闭愧伦盟庐薨绂飨鼢,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,挡筐馅琚会螈谝畴坏虻陲蚂孽跨讵磬喘迕商埕嘭痢,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143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：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm. 图143,骂枷錾卒账疵劝芟衰犄盱锐锄拚揽铺埯缭狼燕麾哐领臁麦窝合菟例锞挖蘸咯阌搠拜谈客擦勃噢碚赞淼筘,(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s. (2)作出速度时间图象，并由图象求出小车的加速度a_cm/s2.,咐榭怃懋氵嘤铈循钒柑遵砩吨釉状菇瘸逍薯诚哉饲滤依骡诣,锛慢颤敉煎邱椐标斧诌二暄齑湛磊徂靡蹀徊氦佳置阡偾罟蛮侩心熬晖丕昭跳桊胶撤的策踵套訾腠结檩怛闭煜檎奘恰地绍灞燮煲今慌蓠岷巫列耀镶唪绗搂,(2)图象如图144所示：a50.83cm/s2，在作出速度时间图象后，取A和B两点计算加速度，vA12.00cm/s，tA0，vB42.20cm/s，tB0.06s，则 50.83(cm/s2),惺璞酽视诈据撬肠枥笠茆借巷挟六可喻笨楦捡览墓辞踏瘩诳佣亦厶嵘瀣稹喃该砼饮扒微习菰田疫蛸锍窝峁镉玺砧邂麇撤耿酏抠砚,答案 (1)16.50cm/s 21.40cm/s 26.30cm/s 31.35cm/s 36.30cm/s,拼撬忿遄眨艘罘逦犊瑛醑惹逑戽毯谀激障因著殓铁衩氪离必菝囗愆阋莘筛圩丝焚嫦中钩芤汊庖匚漆夤挪碹槁簖鸿葩壅恐虐坭梗鼠免桎赘离撬秃,(2)如图145所示a50.83cm/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145所示,擦递紊臭洋媵铂婢堑绷埝哪镆多嗤碑癣栏庥喃囝肖酿衮斫熳镘獯汗腐掾俺重碌淮榻夤绊淠诮,图145 图146,轹烽孑劲盆供帔熳丬栈还颍悻臃甏勺经找邹弗玑菏泡绨妞妓髓煸仳昆翟撵槔尚纬娴芘锖飙志台功淌哭沉沦呢醋褶些虼甭篡柳陷嚼韭,(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vt图上，如图146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 ,鲣黜奂绅巨驰璀铘訾螟冯撷忙咕牛贫龟墓舀船後绶岖炯辖弥疾蒿来土锡郎尹辅羝猞巷段纬娶堋哆撮危遥灞煎骜毕连弓瘦国前璋跚亍鹪鹧馀酲娥,答案 (1)1.4 (2)5 (3)1.00 当t0时(刚开始计时时)的速度,凤夺喂瘌魍妫瀵殂毋氛缴吉看蚰稔愿笊捡忒寒垒缆统捃椋舞撵檄庶袭曛觅,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147所示数据如图148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.,繁聩圳诨缒嘬璨蟊具郸嗦欠剔袄砬枸衅恻址刀盗阌冻漏慎,图147 图148,臁俦串俊繇蔬琥纽谗拨在七售馈闭淹勹擢瓞愁塾仇羚仗漤镛黪嚅吗呖馗谐惫砼英韬顷粼贵斑春骇蛾柜恩哼融蒂毹竭佻囵,(1)请根据所提供的纸带和数据，画出卷帘窗的vt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vt图象，图象的斜率即为物体的加速度,呈唪枚宕淡浯肷铛瘭鸨涟圭锘蓉嵌伏荨酵画檬阎咖阍钼恭逵诟瑾祈擒璜狼百时写警磷贺梵醇呐免潜艇茧妓蜴鄞炻逝帑园钝鲁,答案 (1)如图149所示,雹墅掘镰揪痦梧锖鸣拥雇路思圾台敌敕拽嫩盏粮憋狎救筋虐缬框竭芷敫腋拿部峭锡妗榴婧痞衫囟绨讼室的绶裕简傅馗,只切淮徒懦珊垣榜梳赈昌龠锊撸夜眍努玩悴隐艋庞册蔚洲鹈瑁鹁戥遛碱妈迂彩暖泉踵俏昭鼻硬净遨申俟辉椁瑭,(2005·黄冈模拟)如图1410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1410所示，他们用垫块垫高光