2023-2024学年粤教版必修第一册 第二章　第三节　测量匀变速直线运动的加速度 课件（37张）

第三节测量匀变速直线运动的加速度CONTENTS目录新知预览·抓必备题型研析·提能力知能演练·重落实新知预览·抓必备高效学习夯基固本1一、实验目的1．利用打点纸带研究小车的运动情况，测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度。2．会利用图像法处理实验数据。二、实验原理1．利用纸带计算加速度：以纸带上两个连续相等时间里的位移变化量与这个时间平方的比值表示加速度。2．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。3．用v-t图像确定小车的加速度：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v-t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小。三、实验器材打点计时器、交变电源、纸带、复写纸、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸、导线。四、实验步骤1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮端伸出桌面。打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。(若使用电磁打点计时器，接4～6V的低压交流电源；若使用电火花计时器，接220V的交流电源)2．在让纸带穿过打点计时器的限位孔后，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．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＝0.02×5s＝0.1s。确定恰当的计数点，并标上序号0,1,2,3，…，如图所示。每两个相邻计数点间的距离分别为s1，s2，s3…5．设计实验数据记录表格，分析处理数据。五、数据处理1．计算法2．v-t图像法(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间t，纵轴表示速度v。六、误差分析误差产生原因减小方法偶然误差纸带测量的位移有误差测量各计数点到开始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用粗糙程度均匀的木板七、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。3．打点完毕，立即关闭电源。4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点迹密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。5．测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。6．在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量有效利用坐标纸的面积。题型研析·提能力互动探究重难突破2题型一实验原理与操作【典例1】在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中：(1)实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、秒表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。解析

时间可以由纸带上的点数和打点频率算出，故不需要秒表；测量的是位移等运动学量，与力无关，故无需弹簧测力计。秒表、弹簧测力计(2)实验中甲同学写出了如下实验步骤：A．在桌面上放好长木板，在无滑轮的一端固定电火花计时器，用导线将电火花计时器接到6V交流电源上。B．将纸带固定在小车上，并使纸带穿过电火花计时器的限位孔。C．用细绳的一端拴住小车，细绳的另一端跨过长木板上的定滑轮挂上钩码，将小车放在靠近电火花计时器一端的木板上。D．放开小车，让小车运动后再合上开关，使电火花计时器打点。E．纸带全部通过后断开开关，取下纸带，测量和分析纸带。乙同学检查了甲同学拟定的实验步骤，发现有两处错误。请你代乙同学纠正甲同学的错误。错误1：_________________________________________________。错误2：_________________________________________________。A中应将电火花计时器接到220V交流电源上。D中应先合上开关，再放开小车。题型二数据处理和误差分析【典例2】如图所示的是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果。所接电源是频率为50Hz的交流电源。(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内。(单位：cm)s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s51．581．57

由此可以得出结论：小车的运动是__________________________。1．571．581．58匀变速直线运动解析

数据如表所示。s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s51．581．571．571．581．58由数据表分析可知，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差相等，因此可以得出结论：小车的运动是匀变速直线运动。(2)两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝________s。(3)小车的加速度的计算式a＝_____________________，加速度a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。解析

用逐差法来计算加速度。0.11．57(4)计算打计数点B时小车的速度vB＝________m/s(结果保留3位有效数字)。0.517学生在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，记录小车运动情况的一条纸带如图甲所示。图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻的计数点间还有四个点未画出，电源的频率为50Hz。(1)试计算B、C、D各点的瞬时速度：vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s。(保留小数点后2位数字)1．382．64

3．90解析：相邻的计数点间还有四个点未画出，因此相邻计数点间的时间间隔为0.1s。(2)图乙所示的坐标系中，作出小车的v-t图像，求出小车的加速度a＝________________________m/s2。(保留小数点后2位数字)。解析：由上述数据作出小车的v-t图像如图所示：由图像斜率可求得小车的加速度：题型三实验拓展与创新【典例3】在测量匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这5段纸带由短到长紧靠，但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图像。(1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图像(作答在图上)，其______(选填“x”或“y”)轴相当于v轴。解析分别取a、b、c、d、e5段的上方中点并连线，得到的即为v-t图像，如图所示，y轴相当于v轴。(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出________(选填“a、b、c、d、e”中的一个)段纸带的长度。b(3)若测得a段纸带的长度为2．0cm，e段纸带的长度为10．0cm，则可求出加速度的大小为________m/s2。2．0|创新角度分析|(1)用剪纸带的方式测量匀变速直线运动的加速度。(2)作出y­x图像研究匀变速直线运动的加速度。

知能演练·重落实内化知识巩固技能31．(多选)在用打点计时器做“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，下列关于作v­t图像的说法正确的是(

)A．只要确定了v­t图像中的两点，就可以得到小车运动的v­t图像，因此，实验只需要测出两组数据B．作v­t图像时，所取的点越多，图像就越精确C．作出的v­t图像应该通过所有的点，图线曲折也可以D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去解析：作v­t图像时，选取的点越多，作出的图像就越精确，误差较大的点应舍去，B、D正确。BD

2．在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，某次所得纸带如图所示，由于纸带上前几个点模糊，所以从A点开始每5个点取1个计数点，则小车通过D点时的速度是________m/s，小车运动的加速度是________m/s2。(保留2位有效数字，打点计时器的电源频率是50Hz)2．5

6．23．如图甲所示的长木板(图中长木板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置，现用该装置完成测定木块运动的加速度a。(1)下列实验照片中是否有实验错误、不合理或不必要之处？若存在问题，请指明问题所在：______________________________________________。解析：照片A中的错误之处：选用蓄电池作为电源，打点计时器应该使用交流电源。照片B中的不合理之处：木块起始点离打点计时器太远，释放木块时应紧靠打点计时器，从而有效使用纸带。(2)如图乙所示为从实验中得到的一条最能反映木块做匀变速运动的纸带的一部分，0,1,2,3,4,5,6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，从纸带上测得s1＝3．20cm，s2＝4．52cm，s5＝8．42cm，s6＝9．70cm，则木块的加速度大小a＝____________(保留2位有效数字)。1．3m/s2

(3)下列哪些措施能有助于减小实验的误差__________。A．选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源B．选用输出电压变化周期更稳定的交流电源C．调节滑轮高度，使细线与长木板平行D．实验中满足砝码盘和砝码的总质量m远小于木块的质量M解析：打点计时器使用交流电源，选用输出电压变化周期稳定的交流电源可以减小实验的误差，故A错误，B正确；调节滑轮高度，使细线与长木板平行可以减小实验的误差，故C正确；测定木块的加速度，不需要满足砝码盘和砝码的总质量m远小于木块的质量M，故D错误。BC4．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)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(从第一滴落在桌面上开始计时，20s时桌面上正好共有51个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_________(选填“从右向左