实验研究匀变速直线运动省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页 一、实验目1.1.练习使用打点计时器，学会用打上点纸带练习使用打点计时器，学会用打上点纸带 研究物体运动。研究物体运动。2.2.掌握判断物体是否做匀变速运动方法。掌握判断物体是否做匀变速运动方法。3.3.测定匀变速直线运动加速度。测定匀变速直线运动加速度。第2页 二二、试验原理、试验原理1.1.了解了解打点计时器打点计时器.(1)(1)作用作用：计时仪器，每隔：计时仪器，每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点 （因为（因为电源频率电源频率是是50Hz50Hz）。）。(2)(2)工作条件工作条件：电磁打点计时器电磁打点计时器4v-6v4v-6v交流电源交流电源 电火花计时器电火花计时器220v220v交流电源交流电源(3)结构结构第3页一.打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器第4页.电磁打点计时器：电磁打点计时器：直流？直流？直流？直流？交流？交流？交流？交流？交流电源交流电源工作电压：工作电压：4-6V第5页 电磁打点计时器是一个使用低压交流计时仪器，其结构如图所表示。它工作电压是46V。电源频率是50Hz时，它每隔 0.02s打一个点。第6页2.电火花计时器：电火花计时器：原理：原理：脉冲电流脉冲电流经放电针、墨粉纸经放电针、墨粉纸盘放电。盘放电。交流电源交流电源 工作电压：工作电压：220V第7页 电火花计时器是利用火花放电时在纸带上留下墨粉而显示出点迹计时仪器，其结构如图所表示。使用时，墨粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出脉冲电流经接正极放电针、墨粉纸盘到接负极纸盘轴产生火花放电。于是在运动纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。第8页能够利用纸带上打出点来确定计数点间时能够利用纸带上打出点来确定计数点间时间间隔间间隔2 2、纸带上点意义纸带上点意义：表示和纸带相连物体在不一样时刻位置表示和纸带相连物体在不一样时刻位置经过研究纸带上各点之间间隔，能够判断经过研究纸带上各点之间间隔，能够判断物体运动情况物体运动情况第9页 3.3.由纸带由纸带判断物体做匀变速直线运动判断物体做匀变速直线运动方法：方法：如图所表示，如图所表示，0 0、1 1、22为时间间隔相等各计数为时间间隔相等各计数点，点，S S1 1、S S2 2、S S3 3为相邻两计数点之间距离，若为相邻两计数点之间距离，若S=S=S S2 2S S1 1=C=C（常数），即若（常数），即若两连续相等时间间隔两连续相等时间间隔里位里位移之差为恒量，则与纸带相连物体运动为匀变速运动。移之差为恒量，则与纸带相连物体运动为匀变速运动。1 2 3 4 50S1S2S3S4S5第10页 4.4.速度速度、加速度加速度求解方法：求解方法：用用“逐差法逐差法”求加速度求加速度.依据依据S S4 4S S1 1=S=S5 5S S2 2=S=S6 6S S3 3=3aT=3aT2 2（T T为相邻为相邻两计数点之间时间间隔）两计数点之间时间间隔）这么使所给数据全部得到利用，以提升准确性这么使所给数据全部得到利用，以提升准确性第11页 用用v-tv-t图象图象法求加速度：法求加速度：即先依据求出打第即先依据求出打第n n个点时纸带即时速度，后做个点时纸带即时速度，后做出出v-tv-t图图，图线斜率即为物体运动加速度。，图线斜率即为物体运动加速度。1 2 3 4 50S1S2S3S4S5第12页 三、试验仪器 打点计时器；纸带；复写纸片；打点计时器；纸带；复写纸片；低压低压交流电源交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮长；小车；细绳；一端附有滑轮长木板；木板；刻度尺刻度尺；钩码；导线；钩码；导线 注意注意:区分电火花打点计时器区分电火花打点计时器-交流电压交流电压220V220V第13页 四、试验步骤1.1.把一端附有滑轮长木板平放再试验桌上，并使滑轮伸把一端附有滑轮长木板平放再试验桌上，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一端，出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮一端，连接好电路。连接好电路。2.2.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳另把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳另一端挂上适当钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳一端挂上适当钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它一加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它一端固定在小车后面。端固定在小车后面。试验条件：试验条件：a a协力恒定，细线与木板是平行。协力恒定，细线与木板是平行。b b接接50HZ50HZ，4646伏交流电。伏交流电。第14页 3.3.把把小车停在靠近打点计时器处小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小接通电源后，放开小车车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列点，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列点，取下纸带，换上新纸带，重复试验三次。取下纸带，换上新纸带，重复试验三次。4.4.选择一条比较理想纸带，选择一条比较理想纸带，舍掉开头比较密集点舍掉开头比较密集点，确，确定计数始点，标明定计数始点，标明计数点计数点，正确使用毫米刻度尺测量，正确使用毫米刻度尺测量两点间距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出两点间距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度值，最终求其平均值，还可求出各计数点对加速度值，最终求其平均值，还可求出各计数点对应速度，做应速度，做vtvt图象，求得直线斜率即为物体运动图象，求得直线斜率即为物体运动加速度。加速度。第15页五、注意事项五、注意事项1.1.小车小车加速度应适当大一些加速度应适当大一些，以能在纸带上长约，以能在纸带上长约50cm50cm范围内清楚地取范围内清楚地取7 78 8个计数点为宜。个计数点为宜。2.2.要预防钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带要预防钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后即时断开电源。打完后即时断开电源。3.3.每打完一条纸带，将定位轴上复写纸换个位每打完一条纸带，将定位轴上复写纸换个位置，以确保打点清楚。置，以确保打点清楚。第16页5.5.不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完成（可先统一量出到计数点成（可先统一量出到计数点0 0之间距离），之间距离），读数读数时应估读到毫米下一位时应估读到毫米下一位。4.4.应区分打点计时器应区分打点计时器打出点打出点和人为选取和人为选取计数点计数点（普通把计时器打出（普通把计时器打出5 5个点作为一个计数点），个点作为一个计数点），选取计数点不得少于选取计数点不得少于6 6个。个。6 6、注意所选取、注意所选取相等时间间隔相等时间间隔T T大小及大小及所测位移所测位移S S第17页 例题分析例题分析【例例1 1】某某同同学学在在研研究究小小车车运运动动试试验验中中，取取得得一一条条点点迹迹清清楚楚纸纸带带，如如图图1 14 46 6所所表表示示，已已知知打打点点计计时时器器每每隔隔0.02s0.02s打打一一个个点点，该该同同学学选选择择了了A A、B B、C C、D D、E E、F F六六个个计计数点，测量数据如图中所表示，单位是数点，测量数据如图中所表示，单位是cm.cm.第18页(1)(1)小车做什么运动？小车做什么运动？(2)(2)试计算瞬时速度试计算瞬时速度vBvB、vCvC、vDvD、vEvE各多大？各多大？(3)(3)计算小车加速度多大？计算小车加速度多大？问题：问题：第19页解析：解析：(1)(1)因因为为相相邻邻位位移移差差x xBCBCABABCDCDBCBCDEDECDCDEFEFDEDE常数，所以小车做匀加速运动常数，所以小车做匀加速运动(2)(2)由图可知，相邻计数点时间间隔由图可知，相邻计数点时间间隔T T20.02 s20.02 s0.04 s0.04 s由求瞬时速度方法可得由求瞬时速度方法可得：第20页第21页(3)画画vt图图象象，如如图图所所表表示示，描点、拟合得到直线，描点、拟合得到直线，由图象可得由图象可得a2.0 m/s2.答案：答案：(1)匀加速运动匀加速运动(2)0.415 m/s0.495 m/s0.575 m/s0.655 m/s(3)2.0 m/s2第22页【例【例2】某某同学用同学用图图甲所表示装置甲所表示装置测测量重力加量重力加速度速度g，所用交流，所用交流电频电频率率为为50 Hz.在所在所选纸选纸带带上取某点上取某点为为0计计数点，然后每数点，然后每3个点取一个点取一个个计计数点全部数点全部测测量数据及其量数据及其标识标识符号如符号如图图乙所表示乙所表示第23页第24页该同学用两种方法处理数据该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点时间为相邻两计数点时间间隔间隔)：方法方法B：由：由g1(x4x1)/(3T2)，g2(x5x2)/(3T2)，g3(x6x3)/(3T2)，取取平均值平均值g8.673 m/s2.方法方法A：由由g1(x2x1)/T2，g2(x3x2)/T2，g5(x6x5)/T2，取平均值取平均值g8.667 m/s2；第25页从数据处理方法看，在从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6、中，对试验结果起作用，方法、中，对试验结果起作用，方法A中有中有_；方法；方法B中有中有_所以，选择方法所以，选择方法_(选填选填“A”或或“B”)更合这么能够降低试验更合这么能够降低试验_(“系统系统”或或“偶偶然然”)误差本试验误差主要起源有误差本试验误差主要起源有_(试举出两试举出两条条)答案答案：x1、x6(或或37.5、193.5)x1、x2、x3、x4、x5、x6(或或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)B偶然阻力偶然阻力(空气阻力、振针空气阻力、振针阻力、限位孔阻力、复写纸阻力阻力、限位孔阻力、复写纸阻力等等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等(任选两条任选两条)第26页 六、训练六、训练1 1、依据打点计数器打出纸带，我们能够不利用公式计、依据打点计数器打出纸带，我们能够不利用公式计算就能直接得到物理量是算就能直接得到物理量是 ()()A A、时间间隔、时间间隔 B B、位移、位移C C、加速度、加速度 D D、平均速度、平均速度 2 2、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出不是、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出不是圆点，而是短线，这可能是因为圆点，而是短线，这可能是因为()()A A、打点计数器错接在直流电源上；、打点计数器错接在直流电源上；B B、电源电压不稳定；、电源电压不稳定；C C、电源频率不稳定；、电源频率不稳定；D D、振针压得过紧。、振针压得过紧。A BD第27页 33、本试验中，关于计数点间时间间隔以下说法中正、本试验中，关于计数点间时间间隔以下说法中正确是确是 （）A A、每隔、每隔4 4个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔 为为0.10s0.10s；B B、每隔、每隔4 4个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔 为为0.08s0.08s；C C、每、每5 5个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔为个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔为 0.10s 0.10s；D D、每隔、每隔5 5个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间时间间隔 为为0.08s0.08s；B C第28页 4 4、某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动加某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度时速度时,得到如图所表示纸带得到如图所表示纸带,他舍弃密集点后他舍弃密集点后,从从O O点开始如图所表示选取计数点点开始如图所表示选取计数点,则每两个计数点则每两个计数点时时间间隔间间隔为为_秒秒,测得测得OA=3.20cm,DE=9.72cmOA=3.20cm,DE=9.72cm,则物则物体运动加速度为体运动加速度为_m/s_m/s2 2A B C D E00.060.064.53第29页