粤教版高中物理必修第一册第二章匀变速直线运动第三节测量匀变速直线运动的加速度课件（36页PPT）

(共36张PPT)
第二章　匀变速直线运动
第三节　测量匀变速直线运动的加速度
1.通过实验，进一步掌握打点计时器的使用，纸带的数据处理和测量 瞬时速度的方法.
2.体会在实验探究中尊重客观事实，实事求是，养成严谨的科学态 度，激发探索兴趣.
学习任务 测量匀变速直线运动的加速度
教材新知梳理
一、实验原理和方法
二、实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长 木板、刻度尺、钩码、导线等.
三、实验步骤和数据处理
1. 实验装置(如图所示)
把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面，将打点计 时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路.
2. 让纸带穿过打点计时器的限位孔，将其一端夹在小车尾部正中央，把小车 靠近打点计时器，在小车前端系上细绳.细绳、纸带与木板平行，且细绳、纸 带、限位孔要在一条直线上.细绳长度略短于定滑轮离地的高度，细绳跨过定 滑轮挂上适量的钩码.
3. 先启动打点计时器，然后释放小车，让它拖着纸带运动，适时阻止小车避 免与滑轮相碰.及时关闭电源，更换纸带，重复做三次.
4. 选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适 的点作为开始点.为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时 间单位，则时间间隔T＝0.02 s×5＝0.1 s.
5. 数据处理：
填入表格：
计数点 位移s/m 速度v/(m s－1) 加速度a/(m s－2)
0 — — —
1 s1＝ —
2 s2＝ —
3 s3＝ —
4 s4＝
5 s5＝
6 s6＝ —
四、注意事项
1. 应先开启打点计时器，后释放小车.
2. 测量时要把刻度尺放上后，一次读完各个数据，且要估读到分度值的 下一位.
3. 计算过程中要注意有效数字的处理.
4. 在作v－t图像时，应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点尽可能分 布在所作直线的两侧，偏离直线太远的点应舍弃掉.
关键核心突破
打点纸带问题的分析要点
(1)打点纸带直接记录了物体在相等的时间T内的位移s；
(2)利用打点纸带某小段时间内的平均速度替代中间时刻的瞬时速度；
(3)通过作出v－t图像，即可获得物体运动速度随时间变化的规律；
(4)注意作图时应先判断图线的大体走势，然后将各点连接起来，要使尽量多 的点落在直线(或平滑曲线)上，其余的点尽可能均匀地分布在直线(或曲线)两 侧.利用图像法处理数据有利于减小偶然误差.
【典例1】　在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中，某同学的实验步骤 如下：
A. 拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B. 将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C. 把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D. 取下纸带
E. 将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
解析：(1)步骤A中应先接通电源，再放开纸带，顺序不能颠倒；步骤D中取 下纸带前应先断开电源.
(2)遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号F、G、H、…)：
.
解析：(2)遗漏的步骤F. 换上新纸带，重复实验三次.
(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序： .
解析：(3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为BECADF.
步骤A中应先接通电源，再放开纸带；步骤D
中取下纸带前应先断开电源　
F. 换上新纸带，重复实验三次　
BECADF　
【典例2】　在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中，打点计时器的工作 频率为50 Hz，图甲所示是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、 D、E、F、G为计数点，相邻计数点间还有四个点未画出.
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝16.50 cm/s，vC＝ cm/s，vD＝ 26.30 cm/s，vE＝31.35 cm/s，vF＝36.30 cm/s.
21.40　
思路点拨：根据匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬 时速度求出某点的瞬时速度，作出速度—时间图线，结合图线的斜率求出加 速度，根据纵轴截距得出A点的速度.
解析：(2)根据描点法作图，图像如图所示，由图可知加速度为a＝0.50 m/s2.
0.50(0.48～0.52均对)　
见解析图
11.60(11.30～11.70均
对)　
打点计时器打下A点时对应的小车的速
度　
解析：(3)将图线延长使其与纵轴相交，交点的纵坐标是11.60 cm/s；此速度 的物理意义是打点计时器打下A点时对应的小车的速度.
【典例3】　做变速运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的 频率是50 Hz.由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带.如图所 示，每一段纸带的一端与x轴相重合，左边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中.
(1)本实验中运动的小车，相邻相等时间内位移存在某种关系，请你仔细研究 图像，找出这一关系；
解析：(1)横坐标中的1、2、3、4、5、6分别表示连续相等时间T＝0.1 s内的6 段纸带，而纵坐标表示这6段纸带的位移大小，分别设为s1、s2、…、s6.仔细 观察可得：
s2－s1＝8 mm，s3－s2＝7 mm，s4－s3＝8 mm，s5－s4＝8 mm，s6－s5＝8 mm.
可见，在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间内的位移之差都是 相等的.
答案：(1)在实验误差允许的范围内，此车在相邻相等的时间内的位移之差都 是相等的
(2)设Δt＝0.1 s，请作出小车的v－t图像；
同理可求得vB＝0.340 m/s，vC＝0.415 m/s，vD＝0.495 m/s，vE＝0.575 m/s.在v －t图像中描出A、B、C、D、E各点，拟合得到直线，如图所示.
答案：(2)见解析图
(3)根据图像求出其加速度大小.
解析：(3)由v－t图像可知，其加速度大小等于直线的斜率的大小，约为0.80 m/s2.
答案：(3)0.80 m/s2
［跟踪练习］
某同学在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了 被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7 个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点 未画出.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时 小车的瞬时速度，其中vC＝0.479 m/s，vD＝0.560 m/s，vE＝0.640 m/s.求出vB ＝ ，vF＝ (结果均保留3位小数).
0.400 m/s　
0.721 m/s　
(2)以打A点时为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图 所示的直角坐标系中，并在图中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.
见解析图
解析：(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度描绘在题图所示的坐标系 中，拟合得到v－t图像，如图所示.
(3)由所画速度—时间图像求出小车的加速度为 m/s2(结果保留2位小 数).
(4)根据速度—时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度vA ＝ m/s(结果保留2位小数).
解析：(4)在打A计数点时，小车的速度等于速度—时间图像的纵截距，即vA ＝0.32 m/s.
0.80　
0.32　
1. 某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点计时器接到频率 是50 Hz的交流电源上，实验中得到一条纸带，如图所示.他在纸带上便于测 量的地方选取第1个计数点，在该点下标明A，第6个点下标明B，第11个点下 标明C，第16个点下标明D，第21个点下标明E. 测量时发现B点已模糊不清， 测得AC长为14.56 cm，CD长为11.15 cm，DE长为13.73 cm.由以上数据可以 算出：打点计时器打C点时小车的瞬时速度大小为 m/s，小车运动的 加速度大小为 m/s2，AB间的距离应为 cm.
0.986　
2.58　
5.99　
解得sAB＝5.99 cm.
2. 在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，如图所示为记录小车运动 情况的一条纸带，图甲中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的 时间间隔T＝0.1 s.
甲　　　　　　　　　　　　　　　　乙
(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝ m/s，vC＝ m/s，vB ＝ m/s.
3.90　
2.64　
1.38　
12.1
m/s2　
见解析图
3. 下列是某同学在做匀变速直线运动的实验图.
(1)若该同学使用的是电磁打点计时器，请问他应该让计时器与下列哪个电源 连接 .
A. 交流220 V B. 直流220 V
C. 交流4～6 V D. 直流4～6 V
C　
解析：(1)电磁打点计时器的电源应使用交流电源，通常的工作电压为4～6 V，故选C.
(2)请将下面该同学的实验步骤按正确顺序排序： (用字母填写)； 并完善B中的步骤，填写在横线上.
A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带；
B. ，待打点计时器工作稳定后放开小车；
C. 将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连；
D. 把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔.
DCBA　
先接通电源　
解析：(2)先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车；先接通电源，后释放纸 带，打点并选择纸带进行数据处理，故排序为DCBA.
B. 先接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车.
(3)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每两个计数点之间还有四个点未画 出，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的 频率为50 Hz.从图中所给的刻度尺上读出B、C两点间的距离s2 ＝ cm；该小车的加速度a＝ m/s2，C点的速度vC ＝ m/s(计算结果均保留两位有效数字).
0.90　
0.20　
0.10　
4. (教材改编题)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的 运动进行探究.物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示，已知打点计 时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有四个打 出的点未画出.在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 点，在打出C点时物块的速度大小为 m/s(保留三位有效数字)，物块 下滑的加速度大小为 m/s2(保留两位有效数字).
A　
0.233　
0.75