新人教版第1章实验1测量做直线运动物体的瞬时速度课件（58张）

第一章运动的描述匀变速直线运动实验一测量做直线运动物体的瞬时速度实验知识·自主回顾核心考点·重点突破2年高考·1年模拟实验知识·自主回顾一、实验目的1．练习正确使用打点计时器2．会计算纸带上各点的瞬时速度3．会利用纸带计算加速度4．会用图像法探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度二、实验原理1．打点计时器：(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔__________打一次点。(2)工作条件：电磁打点计时器，8V左右______电源；电火花计时器，_______________交流电源。(3)处理纸带数据时区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔

___个点取一个计数点”取点方法是一样的，相邻计数点间时间间隔均为

_______。0.02s交流220V40.1s2．匀变速直线运动的判断：(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v－t图像。若v－t图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。(2)图像法，先求出n个点的瞬时速度(一般要5点以上)，然后作出v－t图像，用v－t图像的斜率求物体运动的加速度。三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。四、实验步骤1．按照课本实验原理图所示安装实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；2．把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；3．把小车停靠在打点计时器处，先____________、后____________；4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。接通电源放开小车五、注意事项1．平行：纸带、细绳要和长木板______。2．两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带。3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。平行六、实验拓展1．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字，而这位不可靠数字往往是产生于测量时的估读，有效数字位数是从数字左边第一位不为零的数字算起的，如为两位有效数字；有效数字与物理量的单位无关，如1000mm与1.000m均为4位有效数字；乘方不算有效数字，如×102m为3位有效数字。2．误差：测量值与真实值的差异叫误差。

系统误差偶然误差来源由于仪器本身不精密，实验方法粗略或实验原理不完善而产生的由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的特点多次实验，误差总是偏大或总是偏小多次实验，误差有时偏大，有时偏小，而且偏大、偏小的机会相同减小方法校准仪器，改进实验方法和设计原理多次测量求平均值核心考点·重点突破考点一教材原型实验(2022·重庆三模)某同学在“用打点计时器测速度”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，先后在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s。例1(1)在实验中，使用打点计时器时应_____________________(填“先释放纸带再接通电源”或“先接通电源再释放纸带”)。(2)为了计算打B这个点时小车的速度大小，我们需要测量的物理量是_______________，测得该物理量为____________，计算得到B点的速度为______________。(3)你能根据图中的点迹判断小车的运动性质是________________，你的判断依据是_________________________________________________________________________。(4)求出小车运动的加速度为____________m/s2。先接通电源再释放纸带AC之间的距离8.00cm

0.4m/s

匀加速直线运动小车在连续相等时间内的位移越来越大，且连续相等时间内的位移差几乎相等名师总结(1)速度的计算方法：根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求解。(2)加速度的计算方法：①若纸带上给出的连续相等时间的位移为偶数段，则可将位移分为两部分，根据邻差法求解；②若纸带上给出两段不连续的位移，则根据xn－xm＝(n－m)aT2求解；③若纸带上给出的连续相等时间的位移为奇数段，一般去掉最短的一段，再用“逐差法”求解；④若x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则直接用Δx＝aT2求解。〔变式训练1〕在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源。(1)设电火花计时器的周期为T，计算E点的瞬时速度vE的公式为vE＝________。(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像，并利用该图像求出物体的加速度a＝_______m/s2。对应点BCDEF速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。不变(3)电网中交变电流的电压变化，并不改变电火花计时器的打点周期，故测量值与实际值相比不变。考点二实验拓展创新从原理迁移和数据处理技巧上进行创新1．复习启示高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。因此，要在夯实基础实验的基础上注意迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。2．情景拓展3．数据处理(1)加速度的获得：靠重物的拉力获得加速度→长木板倾斜靠重力获得加速度。(2)速度的测量方法：由打点纸带求速度→测定遮光片的宽度d和(3)加速度的测量方法：由打点纸带利用逐差法求加速度→利用经过两个光电门的瞬时速度，由速度－位移关系式求加速度。例2(1)小球运动到斜面底端时速度大小为_______________；(2)小球在斜面上运动的加速度大小为_______________；(3)小球在斜面上运动的平均速度_______________。6m/s

6m/s2

3m/s

〔变式训练2〕

(2022·山东模拟预测)某兴趣小组利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。一个四边都为d的等宽“口”字型铁片、一个光电门和游标卡尺等器材。(1)如图乙，用游标卡尺测得“口”字型铁片遮光宽度d＝3.30mm，该读数是游标尺中第6格刻度线与主尺第___mm刻度线对齐得到的；(2)测出铁片上下两边中线间距离L(L≫d)；(3)用丝线将铁片悬挂于光电门正上方，让铁片平面与光电门发射接收方向垂直，烧断悬线，铁片自由下落；(4)读出铁片通过光电门时第一次挡光时间Δt1和第二次挡光时间Δt2；(5)“口”形铁片下边通过光电门的速度近似为v＝___(用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示)(6)由此可测得当地的重力加速度g＝_______________(用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示)。9[解析](1)因为游标尺精确度为0.05mm，每个小格实际长度为0.95mm，所以可得游标尺中第6格刻度线与主尺对齐刻度线为＋×6)mm＝9mm。(5)由题意铁片下边的挡光时间为Δt1，铁片遮光宽度d。则通过光电2年高考·1年模拟1.(2022·全国乙卷)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：

回答下列问题：(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：_____________________________________；(2)当x＝507m时，该飞行器速度的大小v＝_________m/s；(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效数字)。t/s0123456x/m050710941759250533294233相邻1s内的位移之差都接近Δx＝80m54779[解析](1)第1s内的位移507m，第2s内的位移587m，第3s内的位移665m，第4s内的位移746m，第5s内的位移824m，第6s内的位移904m，则相邻1s内的位移之差都接近Δx＝80m，可判断飞行器在这段时间内做匀加速运动；(2)当x＝507m时飞行器的速度等于0－2s内的平均速度，则v1＝2．(2022·辽宁卷)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。(1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要_________(填“天平”或“刻度尺”)；(2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50cm，记录时间间隔的数据如表所示，

根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝_________m/s(结果保留两位有效数字)；编号1遮光带2遮光带3遮光带…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…刻度尺(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝_________________(用d、Δt1、Δt2表示)；(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：_____________________________。光栅板受到空气阻力的作用(4)光栅板的长度明显，下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。3．(2023·烟台高三阶段检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中(1)下列实验操作正确的是______。A．把打点计时器安装在长木板有滑轮一端B．小车要从紧靠打点计时器的位置开始释放C．将小车释放后立即接通电源D．要避免小车与滑轮发生碰撞，更不能让小车翻落地面BD(2)某同学得到一条清晰的纸带如图所示(打点计时器顺序为从左到右)，纸带上两相邻计数点间有四个点没有画出来，测得x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.27cm。①根据所给信息可知，小车做______(填“加速”“减速”或“匀速”)运动。②利用所给数据已经算出B、C、E、F点的瞬时速度，见表格。请你将D点的瞬时速度数值填入表中(保留三位有效数字)。位置BCDEF瞬时速度/(m/s)0.7370.801______0.9280.994加速③以B点为计时起点，在所给的坐标系中描出表中五个点的位置，并连接这些点画出小车的速度—时间关系图线。[答案]

见解析[解析](1)为充分利用纸带，把打点计时器安装在长木板没有滑轮的一端，小车要从紧靠打点计时器的位置开始释放，故A错误，B正确；应先接通电源然后再将小车释放，故C错误；实验过程，要避免小车与滑轮发生碰撞，更不能让小车翻落地面，故D正确。(2)①由实验数据可知，在相等时间内小车的位移越来越大，小车做加速运动；②纸带上两相邻计数点间有四个点没有画出来，相邻计数点间的时间间隔t＝×5s＝0.1s，③根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，让尽可能多的点通过直线，不能过直线的点对称分布在直线两侧，根据坐标系内描出的点作出图像如图所示；4．(2023·浙江模拟预测)用打点计时器测量做匀加速直线运动物体的加速度，电源频率f＝50Hz。实验获得的纸带如图甲所示。选出零点，每隔4个点取1个计数点，沿各计数点垂直纸带将纸带剪断；将剪得的几段纸条并排贴在坐标纸上，各纸条紧靠但不重叠；最后将各纸条上端中心位置拟合，得到v－t图像如图乙所示。(1)纵坐标×10－1m/s表示的物理意义是(填写下面的字母选项)___；A．打计数点“0”时物体的速度B．打计数点“1”时物体的速度C．第1段纸带对