(共29张PPT)
第二章
匀变速直线运动
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
s/m
v/（m·s－1）
实验准备基础学习
S2
B
实验操作要点突破
纸带电源插头
典例精析迁移应用
A
B
7.50
2760
60.30
10560
单位
cm
2
0.10.20.30.4
2
0.10.20.30.4
61.5
53.5
37.5
30.5
22.5
O
23456
0.600
0.450
0.300
0.150
0.100.200.300.400.50t/s第三节 测量匀变速直线运动的加速度
INCLUDEPICTURE"实验准备.tif"
INCLUDEPICTURE
"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\实验准备.tif"
\
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一、实验目的
1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度.
2.学会利用实验数据计算各点瞬时速度的方法.
3.学会用图像处理实验数据.并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律.
4.学会测量匀变速直线运动的加速度.
二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图像.
1.若v-t图像为一倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度.
2.设物体做匀变速直线运动的加速度为a，如图所示，在两个连续相等时间T内的位移分别为s1、s2，通过A、B、C时的速度分别为vA、vB、vC，则
（1）匀变速直线运动的加速度等于两个连续相等时间里的位移变化量与这个时间平方之比.
公式为a＝＝.
（2）匀变速直线运动的物体，在两个连续相等时间里，中间时刻的速度等于这两段时间里的平均速度.
公式为vB＝.
三、实验器材
打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸.
INCLUDEPICTURE"实验操作.tif"
INCLUDEPICTURE
"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\实验操作.tif"
\
MERGEFORMATINET
一、实验步骤
1.如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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.
2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车后面.
3.把小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，换上新纸带，重复实验三次.
二、数据处理
1.表格法.
（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、5、…，测量各计数点到0点的距离s，并记录填入表中.
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
s/m
v/（m·s－1）
（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δs1、Δs2、Δs3、…
（3）利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中.
（4）根据表格的数据，分析速度随时间变化的趋势.
2.图像法.
（1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点.
（2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示.
（3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.
3.用“逐差法”求加速度.
即根据s4－s1＝s5－s2＝s6－s3＝3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出：
a1＝，a2＝，a3＝；
再算出平均值
a＝.
三、注意事项
1.安装打点计时器时，应尽量使纸带、小车、细线和定滑轮上边缘在一条直线上.
2.牵引小车的钩码质量要适宜.如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，打出的点过于密集，不便于测量距离.
3.实验前应让小车停在靠近打点计时器的位置，这样可以最大限度地利用纸带的有限长度.
4.实验时应先启动打点计时器，待其工作稳定后再释放小车.
5.要避免小车和滑轮相碰，当小车到达滑轮前要及时用手按住小车.
6.打完一条纸带要立即关闭电源，以避免打点计时器线圈过热而损坏.
四、误差分析
1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀.
2.根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差.
3.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.
INCLUDEPICTURE"典例精析.tif"
INCLUDEPICTURE
"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\典例精析.tif"
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MERGEFORMATINET
类型一 实验原理及操作
【典例1】 在测量匀变速直线运动的加速度实验中，某同学操作以下实验步骤：
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.将平板一端垫高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
（1）所列步骤中有错误的是：_________________
___________________________________________.
（2）遗漏的步骤（遗漏步骤可编上序号G、H……）：
_____________________________________________
___________________________________________.
（3）将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：
_____________________________________________
___________________________________________.
解析：（1）步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前应先断开电源.
（2）遗漏的步骤G：换上新纸带，重复实验三次.
（3）步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BFECADG.
答案：（1）A中应先通电，再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源 （2）G：换上新纸带，重复实验三次
（3）BFECADG
类型二 实验数据处理
【典例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.
（1）计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝ m/s，vC＝ m/s，vB＝ m/s.
（2）在如图所示坐标系中作出小车的vt图像，并根据图像求出a＝ .
解析：（1）若时间较短，平均速度可以代替某点的瞬时速度.D点的瞬时速度
vD＝＝
cm/s＝390
cm/s＝3.90
m/s，
C点的瞬时速度
vC＝＝
cm/s＝264
cm/s＝2.64
m/s，
B点的瞬时速度
vB＝＝
cm/s＝138
cm/s＝1.38
m/s.
（2）由（1）中数据作出小车的vt图像如图所示，
由图线的斜率可求得它的平均加速度
a＝＝
m/s2＝12.6
m/s2.
答案：（1）3.9 2.64 1.38 （2）图见解析 12.6
m/s2
【典例3】 某探究小组为了测量匀变速直线运动的加速度，用自制“滴水计时器”计量时间.实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示.实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续6个水滴的位置.（已知滴水计时器每30
s内共滴下46个小水滴）
（1）由图（b）可知，小车在桌面上是 （选填“从右向左”或“从左向右”）运动的.
（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为 m/s.加速度大小为 m/s2（结果均保留两位有效数字）.
（a）
（b）
解析：（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由图（b）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动.
（2）已知滴水计时器每30
s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为Δt＝
s＝
s，所以A点位置的速度为vA＝
m/s＝0.19
m/s.根据逐差法可求加速度a＝，解得a＝0.037
m/s2.
答案：（1）从右向左 （2）0.19 0.037
类型三 实验创新应用
【典例4】 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.按如图所示，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；
（2）设Δt＝0.1
s，请作出小车的v-t图像；
（3）根据图像求出其加速度大小.
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x1、x2、…、x6.仔细观察可得：
x2－x1＝8
mm，x3－x2＝7
mm，x4－x3＝8
mm，x5－x4＝8
mm，x6－x5＝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.
（2）设想将这6段纸带连接起来，并将每段纸带的上端作为计数点的位置，分别为A、B、C、D、E、F，则A点的速度
vA＝
mm/s＝265
mm/s＝0.265
m/s.
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.
（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：（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）图见解析 （3）0.80
m/s2
