适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第1章运动的描述匀变速直线运动的研究实验探究课1测量做直线运动物体的瞬时速度课件

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第1章运动的描述匀变速直线运动的研究实验探究课1测量做直线运动物体的瞬时速度课件，共32页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1.练习使用打点计时器,学会通过纸带上的点测瞬时速度。2.研究物体匀变速直线运动的规律。二、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、槽码、刻度尺、导线、电源、复写纸。
三、实验思路1.打点计时器原理
四、进行实验1.如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,木板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。2.把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器,然后放开小车,让它拖着纸带运动。于是,打点计时器在纸带上打下一行小点。随后,立即关闭电源。3.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做几次实验。
五、数据记录1.选择一条比较理想的纸带,确定好计数点。2.求各计数点的瞬时速度并记录。
六、数据处理1.由实验数据得出v-t图像(1)根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点。(2)根据描点作一条直线。 不要连成折线2.小车运动的速度随时间变化的规律小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线,如图所示,可以得出结论:小车的速度随时间均匀变化。
七、误差分析1.纸带运动时摩擦不均匀、打点不稳定引起误差。2.计数点间距测量有偶然误差。3.作图有误差。
八、其他实验方案概述方案1:用光电门、数字计时器测瞬时速度
只要测出物体的宽度和物体通过光电门的时间即可测定物体的速度。方案2:用频闪照相法测瞬时速度利用频闪照相拍摄运动物体在不同时刻的位置,再根据照片和实物的比例推算出照片中不同时刻物体位置间的位移,根据运动学公式测得物体的速度。此种方法不仅适用于测直线运动的物体的速度,也适用于测匀变速曲线运动的物体的速度。
易错辨析·判一判(1)本实验需要先平衡摩擦力。(　×　)(2)实验时应该使悬挂的槽码质量远小于小车质量。(　×　)(3)电磁打点计时器使用交流电源,电火花计时器使用直流电源。(　×　)(4)使用打点计时器时,先接通打点计时器的电源再让纸带运动。(　√　)(5)描绘v-t图像时应该用刻度尺标着依次连接所有的点。(　×　)
1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示,0,1,2,…为时间间隔相等的各计数点,x1,x2,x3,x4,…为相邻两计数点间的距离,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
2.由纸带计算某点的瞬时速度
3.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法
典例1.(2023天津模拟)在研究匀变速直线运动的实验中:(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有　　　　。 A.电压合适的频率为50 Hz的交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平
(2)如图给出了从0点开始,每5个点取一个计数点的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得x1=1.40 cm,x2=1.90 cm,x3=2.38 cm,x4=2.88 cm,x5=3.39 cm,x6=3.87 cm。相邻两个计数点的时间间隔用T表示,那么:计数点3处的瞬时速度的大小是　　　 m/s,加速度的大小是　　 m/s2(结果均保留两位有效数字)。若当时电网中交变电流的频率f=49 Hz,但是做实验的同学并不知道,那么由此测量计算出的加速度值比实际值偏　　　(选填“大”或“小”)。 答案 (1)AC　(2)0.26　0.50　大
解析 (1)使用打点计时器需要用电压合适的交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,质量不需要测量,时间可通过打点计时器来确定,不需要使用秒表,故选AC。
对点演练1.(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0.1 s。(1)在实验中,使用打点计时器时应　　　　　　　　　　　(选填“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　　　　,计算得到B点的速度为　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。(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(结果保留两位有效数字)。 
答案 (1)先接通电源再释放纸带　(2)A、C两点之间的距离　0.40　(3)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　(4)0.80解析 (1)在实验中,使用打点计时器应先接通电源再释放纸带。(2)根据匀变速直线运动的规律可知,中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度,则要测量B点的瞬时速度,需要测量A、C两点之间的距离,由题图可知xAC=3.62 cm+4.38 cm=8.00 cm,则B点的速度为vB=m/s=0.40 m/s。
(3)由题图可知,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,所以小车的运动性质是匀加速直线运动。
高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,即所谓情境新而知识旧。因此做实验题应注重迁移创新能力的培养,用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。1.实验器材的改进及速度的测量方法
2.获得加速度方法的改进长木板倾斜,靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示) 靠重物的拉力获得加速度。
典例2.(2023人大附中三模)某组同学设计了一个测量当地重力加速度的方案:在一块不透明的长方形挡板上某位置开一条水平透光狭缝,如图甲所示,让挡板从某一高处竖直下落,在挡板下落的过程中,挡板挡住光源发出的光时,计时器开始计时,透光时停止计时,再次挡光,计时器再次计时,测得先后两段挡光时间分别为t1和t2。
(1)对于挡板的制作,E同学选择了泡沫板,F同学选择了金属板,从提高实验精度的角度看,你认为　　　　(选填“E”或“F”)同学的选择较好。 (2)某同学用游标卡尺测量A与狭缝下边缘的距离h1和C与狭缝上边缘的距离h2,其中h1的长度如图乙所示,其值为　　　　 mm。 
(4)关于本实验,下面的操作正确的是　　　　。 A.释放时挡板的下沿必须与光电门在同一高度B.释放时挡板的下沿可以在光电门上方一定距离处C.挡板下落时AC连线如果没有保持竖直状态,对测量结果没有影响
(5)有同学提出狭缝的宽度可能会对实验结果产生影响,使测量值　　　　(选填“偏大”或“偏小”),请说明原因　 　。 
解析 (1)泡沫板受空气阻力影响大,实验误差大,故选金属板,F同学的选择较好。(2)游标卡尺的主尺读数为74 mm,游标尺上第5个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为0.1×5 mm=0.5 mm,则最终读数为74 mm+0.5 mm=74.5 mm。(3)根据匀加速直线运动的加速度公式,
(4)根据以上分析可知,该实验对挡板的释放位置没有要求,释放时挡板的下沿可以在光电门上方一定距离处,A错误,B正确;挡板下落时AC连线如果没有保持竖直状态,将使挡光时间的测量产生误差,从而对测量结果有影响,C错误。(5)狭缝通过光电门也需要一定时间,整块挡板通过光电门的实际时间大于t1+t2,导致g的测量值偏大。
对点演练2.(2023山东日照模拟)某兴趣小组利用图甲所示的实验装置测量重力加速度。所用器材包括一个四边宽度都为d的等宽“口”字形铁片、一个光电门和游标卡尺等。
(1)如图乙所示,用游标卡尺测得“口”字形铁片遮光宽度d=3.30 mm,该读数是游标尺的第6格刻度线与主尺　　　　 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”字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)。