高中物理必修《研究匀变速直线运动的规律》教学课件1

微型专题实验：研究匀变速直线运动的规律第二章匀变速直线运动的研究[学习目标]1.进一步练习使用打点计时器.2.会利用平均速度求瞬时速度.3.会利用v－t图象处理实验数据，并据此判断物体的运动性质.4.能根据实验数据求加速度并会测量自由落体加速度.5.了解误差和有效数字.内容索引技能储备明确原理提炼方法题型演练学以致用实训演练达标检测检测评价达标过关技能储备一、实验原理图11.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法如图1所示，沿直线运动的物体在连续相等时间间隔T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…xn，若Δx＝

＝

＝

＝…＝xn－xn－1，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝

.x2－x1x3－x2x4－x3aT22.测定匀变速直线运动加速度的方法(1)图象法①先根据“平均速度”法求出各计数点的速度vn＝________.②作v－t图象，求出图象的斜率即物体的

.(2)利用位移差公式①xn＋1－xn＝

得a＝________，其中T为两计数点之间的时间间隔.②逐差法若纸带上选出多个计数点，可用逐差法求加速度a＝aT2加速度二、实验器材(以小车的匀变速直线运动为例)打点计时器、

、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、复写纸、坐标纸、刻度尺.三、注意事项1.开始释放小车时，应使小车

打点计时器.2.先

，打点计时器正常工作后，再

，当小车停止运动时要及时断开电源.交流电源接通电源靠近释放小车3.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即交流电源频率为50Hz时，时间间隔为T＝0.02×

s＝____

s.4.描点时最好用坐标纸，在纵、横坐标轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点.50.1四、误差和有效数字1.误差：测量值跟被测物理量的

之间的差异叫做误差.误差按产生原因可分为偶然误差和系统误差.(1)偶然误差①产生原因：由偶然因素造成的.②特点：多次重复同一测量时，偏大和偏小的

比较接近.③减小偶然误差的方法：取平均值.真实值机会(2)系统误差①产生原因：由仪器结构缺陷、实验

不完善造成的.②特点：多次重复测量的结果总是

(或小于)被测量的真实值.③减小系统误差的方法：校准测量

，改进实验

，完善实验原理.2.绝对误差和相对误差(1)绝对误差：测量值和

值之差.(2)相对误差：绝对误差与

值之比.3.有效数字(1)定义：带有一位

数字的近似数字叫做有效数字.(2)运算结果一般取两位或三位有效数字表示.方法大于仪器方法真实测量不可靠题型演练一、研究匀变速直线运动例1

(2018·温州市十五校联考)同学们利用如图2所示装置做“研究匀变速直线运动”实验.请你完成下列有关问题：

(1)实验室提供如图3甲、乙两种打点计时器，某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的

(填“甲”或“乙”)计时器.乙答案解析图2图3解析题图甲为电磁打点计时器，题图乙为电火花计时器，故选乙；(2)另一实验小组使用的是电磁打点计时器，图4中，接线正确的是

(填“甲”或“乙”)乙答案解析电磁打点计时器使用的是6V以下交流电源，故题图乙的连接是正确的；解析图4(3)小宇同学选取一条清晰纸带进行研究，在纸带上确定出九个计数点，如图5所示，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，根据纸带提供的信息，纸带上3、5两点间距离为

mm.35.0答案解析由题图可得点3对应的刻度值为2.50cm，点5对应的刻度值为6.00cm，所以3、5两点间的距离为6.00cm－2.50cm＝3.50cm＝35.0mm.解析图5(4)纸带上计数点6的瞬时速度为

m/s，小车运动的加速度为

m/s2(瞬时速度保留3位有效数字，加速度保留2位有效数字).答案解析0.2550.40(5)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中对于减小实验误差有益的是

.A.垫高长木板的一端，使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验CD答案解析实验过程中，应使小车做匀加速直线运动，故选用平整程度、光滑程度相同的长木板做实验.处理纸带时，应舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量，以减少读数误差，故选C、D.解析由此可以得多出结论：小车的运动是

.例2如图6所示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.打点计时器所接电源是频率为50Hz的交流电.答案见解析图6(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)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x5答案解析解析数据如表所示.(单位：cm)x2－x1x3－x2x4－x3x5－x4x6－x51.601.551.621.531.61由数据表分析，可知各位移差与平均值最多相差0.05cm，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差近似相等，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.答案见解析答案解析该打点计时器所接的电源是频率为50Hz的交流电，纸带上每隔4个点取一个计数点，即两个相邻计数点间有5段相等时间间隔，所以两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝5×s＝0.1s.解析(3)小车的加速度的计算式a＝

，加速度a＝

m/s2.答案见解析答案解析(4)计算打计数点B时小车的速度vB＝

m/s.答案见解析答案解析二、自由落体加速度的测量例3如图7所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物拖着纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度.(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需

(填字母序号)中的器材.A.直流电源、天平及砝码B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码D.交流电源、毫米刻度尺答案解析图7D解析

打点计时器需接交流电源；重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码；计算速度时需要用刻度尺测量相邻计数点间的距离，故选项D正确.(2)通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度.为使所作图线的斜率等于重力加速度，除作v－t图象，还可作

图象，其纵轴表示的是

，横轴表示的是

.答案解析速度平方的二分之一重物下落的高度总结提升测重力加速度的方法1.打点计时器法2.频闪照相法(如图8所示)(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置.(2)根据匀变速直线运动的推论Δh＝gT2可求出重力加速度

也可以根据

求出物体在某两个时刻的速度，由

求出重力加速度g.图8(1)补齐甲方案操作步骤：①如图安装好器材，启动DIS，进入“用DIS测加速度的界面”.②开启发射器电源，由静止释放发射器，获得发射器自由下落的v－t图象.③在图象上选取两点A、B，记录vA、vB和两点之间时间间隔Δt，求出该次实验g值，④

.例4

如图9甲、乙是某研究性学习小组自己组装的用DIS实验装置来测定当地重力加速度g的两套实验方案(与数据采集器和计算机的连接均未画出).答案解析图9多次测量得出g的平均值解析为了减小实验误差，需要多次测量求得g的平均值；解析这两点的选取应注意相隔较远一点，并且取在直线上的点，因为分布在直线两侧的点的实验误差较大；(2)为了减小该实验的误差，选取A、B两点时应注意的是：_______________________________________________.答案解析在v－t图线的同一直线上，且相距较远

A、B两点应(3)乙方案中已测量的物理量有：球直径d、球通过光电门1和2的时间Δt1、Δt2，还需测出的一个物理量是_______________________________________

_____________，并写出g值的表达式

.答案解析两光电门之间的高度差h(或球从光电门1到光电门2的时间t)解析为了减小实验误差，实验时间应尽量长一点，即两光电门之间的距离大一些，因为是竖直方向上的运动，所以还需要保证两光电门水平且中心在同一竖直线上.(4)为了减小实验误差，安装乙方案中两光电门时应注意：________________________________________________.答案解析两光电门水平且中心应在同一竖直线上，且相距较远

达标检测解析

电磁打点计时器接4～6V的交流电源，应采用的电源是学生电源交流输出，故A正确，B、C错误；1.(仪器选择与数据处理)(2018·宁波市第一学期期末)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中(1)用到电磁打点计时器，应采用的电源是A.学生电源交流输出B.3节干电池C.蓄电池答案解析√123解析

实验时，应先接通打点计时器的电源，在打点计时器开始打点后再释放小车，故A正确，B错误；(2)下列说法正确的是A.应先接通打点计时器的电源，在打点计时器开始打点后再释放小车B.应先释放小车，再接通打点计时器的电源答案解析√123解析

根据Δx＝aT2得x3－x2＝aT2，x4－x3＝aT2，x5－x4＝aT2，(3)某学生实验时得到一条点迹清晰的纸带如图10所示，图中O、A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的6个点，若打点计时器的打点周期为T，则利用此纸带得到小车的加速度的表达式为

(用x2、x5、T来表示)答案解析图10123(1)请将A、B、C……J各点对应的刻度值，按照正确的读数方法填写在下表内(单位cm).2.(实验数据处理)(2018·嘉兴市第一学期期末)某同学用如图11所示装置研究小车在不同接触面上的运动情况，该同学将小车以适当的初速度释放后，用打点计时器记录小车的运动情况，通过反复实验得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图12所示的一条纸带(附有刻度尺)进行测量(结果均保留小数点后两位).(打点计时器接频率为50Hz的交流电)答案123图11图12ABCDEFGHIJ13.2011