鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 科学测量:做直线运动物体的瞬时速度精品ppt课件

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第4节 科学测量:做直线运动物体的瞬时速度精品ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了电磁打点计时器，交流电源，刻度尺，交流电，电火花，上下振动，瞬时速度，aT2，误差分析，02s等内容，欢迎下载使用。

【实验目的】1.测量小车的瞬时速度。2.判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。3.学习使用打点计时器。
【实验器材】___________________（或电火花打点计时器）、__________________（或220V交流电源）、纸带、长木板（或者轨道）、U形夹、小车、毫米刻度尺。 
【实验原理与设计】1.实验原理：（1）电磁打点计时器的测量原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，上下振动的振针便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点对应的时间为_________s。 
（2）可测物理量：相邻两点之间的距离可以用_______测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的_________。由此可获知物体运动的_________等。 
2.实验设计：（1）利用两种打点计时器。
（2）利用频闪照相法。①频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的频闪照片的方法。②频闪灯：每隔_________时间闪光一次，如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次。 
③频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等_________所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。 ④记录信息：物体运动的时间和_________。 
（3）瞬时速度的求法及匀变速直线运动的判断。①利用平均速度v= ，当Δt很短时，可以近似认为平均速度 等于t时刻的_____________，利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动。 ②利用Δs=s2-s1=s3-s2=…=sn-sn－1=_______判断物体是否做匀变速直线运动。 
【实验过程】一、实验步骤（1）把打点计时器固定在长木板一端，并将该端垫高，使长木板形成斜面。（2）将长60cm左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于小车，尽量让小车靠近打点计时器。（3）打开打点计时器开关，稍后（打点稳定后）释放小车，待小车滑到斜面底端时止住小车，关闭开关。取下纸带，安全警示检查点迹。若有问题，可换上新纸带，调试后重复上述步骤。
（4）选择点迹清晰的纸带，避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0。在该点后面，依次标出间隔时间相等的计数点1，2，3，4，5，……（5）根据打点计时器的周期，计算各计数点到点0对应的时间t，测量各计数点与下一相邻计数点间的距离s，将t和s的相应数据填入课本表中。
【思考·讨论】（1）利用电火花打点计时器应注意哪些问题？为什么采用电火花打点计时器？（科学探究）提示：使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。这种计时器纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小。（2）开始实验时对小车和打点计时器有什么要求？（科学探究）提示：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。
二、数据收集与分析1.用逐差法求加速度以取六个间隔为例，则加速度的平均值为a= （a1+a2+a3）== [（s4+s5+s6）-（s1+s2+s3）]
逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，达到正、负偶然误差充分抵消的作用，使计算结果更接近真实值。
2.用v-t图像求加速度：（1）在纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1s的若干计数点进行测量，在选好的第一个点下面标明0，在第六个点下面标1，在第十一个点的下面标2，依此类推，每隔4个点下面计一个数，这些标数字的点叫作计数点。如图所示，测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、s3…填入表中。
（2）根据测量结果，再利用匀变速直线运动的瞬时速度的求解方法，即中间时刻的瞬时速度可以用这段时间内的平均速度来求解，也就是vn= ，可求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，并将瞬时速度的值填入表中。
（3）用横坐标表示时间T、纵坐标表示瞬时速度v，在坐标平面上标出（T，v1）、（2T，v2）、…各点，把这些点连接起来可画出一条直线，它就是物体运动的速度图像，从此直线的斜率就可求得物体的加速度。
【思考·讨论】（1）实验结束后，如何选取纸带？（科学探究）提示：选取一条点迹清晰的纸带为研究对象。（2）如何根据纸带判断物体是匀速运动，还是匀变速直线运动？（科学思维）提示：若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若连续相等时间内位移的变化量是恒量，就是匀变速直线运动。
类型一　实验操作【典例1】（2019·莆田高一检测）（1）在练习使用打点计时器的实验中，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，其中“电磁打点计时器”使用的电压是_______V的_______（选填“直流电”或“交流电”），它们是每隔_______s打一个点。 
（2）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是_______。 A.先接通电源，再让纸带运动B.先让纸带运动，再接通电源C.让纸带运动的同时接通电源D.先让纸带运动或先接通电源都可以
【解题探究】（1）打点计时器是一种_____仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花打点计时器使用的是交流电，它们是每隔_______打一个点。 （2）使用时应先给打点计时器_____打点，然后释放_____让纸带运动。
【解析】（1）电源频率为50Hz，其中“电磁打点计时器”使用的电压是4～6V的交流电，它是每隔0.02s打一个点。
（2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同样先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故选项B、C、D错误，A正确。
答案：（1）4～6　交流电　0.02　（2）A
类型二　数据处理【典例2】某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。
（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_______和_______之间某时刻开始减速。 （2）计数点5对应的速度大小为_______m/s，计数点6对应的速度大小为_______m/s。（保留三位有效数字） （3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=_______m/s2。 【解析】（1）由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2cm，而计数点6、7之间的距离比计数点5、6之间的距离多1.27cm，故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速。
（2）计数点5对应的速度v5= m/s=1.00m/s。物块做加速运动时加速度大小a加= m/s2=2.00m/s2。v6=v5+a加T=1.20m/s。
（3）物块做减速运动时的加速度大小为a= m/s2=2.00m/s2。答案：（1）6　7（或7　6）（2）1.00　1.20（3）2.00
【规律方法】数据处理技巧（1）在数据处理过程中，常用 求解某点的瞬时速度。（2）利用v-t图像求解加速度a时，图像上的两点间隔要适当大一些。
类型三　实验创新【典例3】如图甲所示，桌面水平，用手轻推一下小车，使小车做匀减速运动。过程中，图乙记录了桌面上连续6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）设计实验方案，探究小车做什么运动，A点的速度是多大，加速度多大。
1.实验创新思路：（1）改进了计时仪器。（2）改进了时间计算方法。
2.实验步骤：（1）用手轻推一下小车，小车做_________运动。 （2）记录滴水计时器每30s内共滴N个小水滴。（3）如图乙记录了桌面上连续6个水滴的位置，并附有毫米刻度尺。
（4）计算相邻两点时间间隔T= s。（5）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的_____________。 （6）根据匀变速直线运动的推论公式___________可以求出加速度的大小。 
3.误差分析：（1）测量时间时，___________多数或少数。 （2）测量长度时，操作___________。