人教版 (新课标)必修14 实验：用打点计时器测速度复习课件ppt

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第26讲 │ 本单元实验 第26讲　实验 第26讲 │ 编读互动1．探究弹性势能的表达式和探究动能定理是新课标增加的内容，探究动能定理和验证机械能守恒定律的实验方法很多，教材上介绍的只是探究动能定理和验证机械能守恒定律的诸多方法之一，近几年高考中设计性实验已是实验命题的热点，复习时应关注学生知识迁移能力、实验设计能力的培养，在本讲中尤其要加强学生应用已学知识、方法、原理灵活处理陌生的探究动能定理和验证机械能守恒定律实验问题的训练．第26讲 │ 编读互动2．对于本讲的三个实验，要熟练掌握教材提供的实验设计，同时还要了解其他实验方法．(1)例1掌握三个实验的原理与操作．(2)例2对三个实验关于实验数据处理方面的问题加以巩固．(3)例3是对实验进行拓展研究． 第26讲 │ 考点整合 实验一　探究弹性势能的表达式1.实验目的：探究弹簧的弹性势能与弹力的关系及________的表达式．2.实验器材：________、测力计、直尺、长木板、轻绳．3.注意事项(1)弹簧、轻绳、拉力的方向必须在同一直线上．(2)由于弹力做功是变力做功，力随着变化长度在均匀增加，利用微元法可得弹力所做的功等于拉力—位移图象中图线与横轴间的面积，即平均弹力与位移的乘积．弹性势能 弹簧 第26讲 │ 考点整合 实验二　探究动能定理1.实验目的：探究外力对物体做功与物体________的关系．2.实验器材与实验装置 小车(前面带小钩)、100 g～200 g砝码、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、___________及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的________、刻度尺．实验装置如图26－1所示． 动能变化 打点计时器 橡皮筋 第26讲 │ 考点整合3.注意事项(1)平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否________运动．(2)应选规格完全________的橡皮筋，每次实验时橡皮筋伸长的长度都应保持一致．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位，不必计算具体数值．(3)小车质量应适当大一些，使纸带上打的点多一些．匀速 相同 第26讲 │ 考点整合打点计时器 第26讲 │ 考点整合3.注意事项(1)应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响．(2)验证机械能守恒时，可以________物体质量，只要比较v和ghn是否相等即可验证机械能是否守恒．不测出 ►　探究点一　实验原理与实验操作 第26讲 │ 要点探究一、探究动能定理1.实验原理 探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度．为简化实验，可将物体的初速度设置为零，用如图26－3所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加．再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究(2)速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度． 计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝算出，如图26－4所示．第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究 D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带； E.测量打出的纸带上某些点之间的距离； F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能． 指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因．答：______________________________________________________________________________________________________________________________________________.第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是____________．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F＝_______________. 第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究D 第26讲 │ 要点探究[解析] 本实验不必测出橡皮筋做功的具体数值，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，A错；每次实验时橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能只能保证以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D对． ►　探究点二　数据处理与误差分析 第26讲 │ 要点探究1.探究弹性势能的表达式的实验(1)数据处理：建立Ep—x或Ep—x2或Ep—x3等直角坐标系，比较分析得出弹性势能与形变量的定量关系．(2)误差分析：本实验误差主要来源于：①每次拉动轻绳不在同一直线上，致使长度变化的测量引起误差；②不可避免的摩擦力的存在；③测力计本身所测得的力也存在着误差．第26讲 │ 要点探究2.探究动能定理的实验(1)数据处理 ①小车速度的测量：探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应选用纸带上点迹均匀的部分． ②图象分析：以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W－v图象，分析这条图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v的定量关系．第26讲 │ 要点探究 (2)减小实验误差应注意的问题 ①在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度． ②平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动． (3)若小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车(或加砝码)，以保证打出的点便于处理．第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究(2)误差分析①本实验的误差主要来源于纸带数据的处理、点间距离的测量和各种阻力． 安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小． 本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差，减小误差的办法是测下落距离时都从O点测量，一次将各点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．第26讲 │ 要点探究②重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以系统误差总是使动能的增加量略小于重力势能的减少量．4.打点计时器问题 探究动能定理和验证机械能守恒定律实验中均使用打点计时器，使用打点计时器时应注意：(1)应先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带．(2)交流电频率的变化会引起打点时间间隔变化而产生误差．当交流电频率的升高时，实际打点时间间隔小于理论时间间隔，使测得的速度小于实际速度．(3)计数点选择不当、振动片振动不均匀、纸带放置方法不正确引起的摩擦都会产生实验误差. 第26讲 │ 要点探究例2　为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图26－8所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器所用交流电频率为50 Hz)：(1)为了消除摩擦力的影响，应采取什么措施？ _________________________________________________________________.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑 第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究(4)试根据第(2)、(3)中的信息，填写下表．从表中数据可得出的结论是：___________________________________________________. 2W3W3W1.01.421.732.01.02.03.04.0橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比 第26讲 │ 要点探究[点评] 该题综合考查了本实验的注意事项、数据处理及结论，对考生的能力要求较高．第26讲 │ 要点探究D 第26讲 │ 要点探究►　探究点三　同类实验拓展与创新 第26讲 │ 要点探究 验证机械能守恒定律的方法很多，在具体的实验过程中有许多创新，但无论是哪种情况，都要先确定初末状态，利用数据得到动能的变化量，与重力做功去比较，得出结论. 第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究第26讲 │ 要点探究(1)毛笔画相邻两线的时间间隔T＝________，(b)中圆柱棒的________(选填“左”或“右”)端是悬挂端．(2)根据图乙中所给数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落速度Vc＝________，画下记号D时，圆柱棒下落速度Vd＝________，动能的变化量为_________，在这段位移上，圆柱棒重力势能的变化量为________，由此可得出结论为_____________________________．0.04 s 左 1.25 m/s 1.65 m/s 0.58m J 0.58m J 物体在下落过程中机械能守恒 第26讲 │ 要点探究