資源簡介

(共24張PPT)
第二章 勻變速直線運動
第4節 科學測量：做直線運動物體的瞬時速度
1.知道打點計時器測量運動物體的位移和時間的原理，了解頻閃照相及其應用。
2.能完成“測量做直線運動物體的瞬時速度”的物理實驗。
3.會使用打點計時器收集數據，保存原始信息。
4.會分析紙帶記錄的信息，得出小車的瞬時速度，判斷小車是否做勻變速直線運動，得出其加速度。
知識點一：運動時間和位移的記錄
1.兩種打點計時器
打點方式：
工作電壓：
打點頻率：
阻力來源：
(1)電磁打點計時器
振針振動，利用復寫紙在紙帶上留下點跡
4-6 V交流電
與交流電的頻率相同，若為50Hz，則每隔0.02s打一個點
振針和紙帶之間的摩擦，以及限位孔和紙帶間的摩擦，阻力較大
打點方式：
工作電壓：
打點頻率：
阻力來源：
電火花打點計時器
利用火花放電，在紙帶上“打”出點跡
220V交流電
與交流電的頻率相同，若為50Hz，則每隔0.02s打一個點
來自紙帶本身的運動，阻力較小，實驗誤差較小
0A B C D E　　 F　　 G
打電計時器打出的紙帶
時間間隔0.02s
時間間隔0.02s
任意相鄰兩點對應間隔的時間均為0.02s
時間：
位移：
相鄰兩點之間的距離可用刻度尺測量。
上圖與打點計時器打出的點是否有相似之處？該圖是如何得出的呢？
使用頻閃照相技術
都能記錄物體運動的時間和位移
2.頻閃照相
在頻閃照相中，頻閃燈每隔相等的時間閃光一次，可得運動物體間隔相等的頻閃照片。
工作原理：
頻閃燈的燈光頻率相當于打點計時器交變電源的頻率，而間隔相等時間出現的影像則相當于打點計時器打出的點
頻閃照相技術應用于體育、藝術領域時，不但能記錄運動員或舞者有研究價值的運動細節，而且能讓人們欣賞到獨特的整體韻律與動感。
知識點二：測量小車的瞬時速度
1.實驗目的
2.實驗器材
（1）測量小車的瞬時速度。
（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻變速直線運動。
（3）學習使用打點計時器。
測小車瞬時速度的實驗裝置
電磁打點計時器（或電火花打點計時器）、低壓交流電源（或220 V交流電源）、紙帶、長木板（或軌道）、U形夾、小車、毫米刻度尺
3.實驗原理與設計
（1）紙帶上打出的原始點為計時點。
（2）由于紙帶被打出的原始點過于密集，測出的間距誤差較大，為便于測量和計算，我們另選間距較大且時間間隔相等的計時點來研究，這樣的點叫做計數點。
計時點
0
1
2
3
s1
s2
s3
舍去開頭密集的點，在紙帶上選取便于測量的某點作為計時的起點，記為點0，依次向后每5個點選取一個計數點，分別記為1，2，3…….相鄰兩個計數點間隔的時間 T=5×0.02 s=0.10 s。
（3）用刻度尺量出相鄰兩計數點間的長度，分別記為 s1，s2 ，s3……
如何選擇計數點？
如何根據求紙帶上某點的瞬時速度？
在間隔時間很短的情況下，平均速度可近似視為瞬時速度。由此，根據紙帶上打出的點，可計算打點計時器打下某點時小車的瞬時速度。
例：若測量打下點1時小車的瞬時速度，可以選擇點1前后附近的兩個點，若這兩點的間隔時間很短，兩點間的平均速度可近似視為打下點1時小車的瞬時速度。考慮到實際測量的誤差，所選的兩點也不宜太近。
打下點1時小車瞬時速度可近似認為等于點0至點2間的平均速度，即v1=
4.實驗步驟
（1）把打點計時器固定在長木板一端，并將該端墊高，使長木板形成斜面。
（2）將長60 cm左右的紙帶一端穿過打點計時器，另一端固定于小車，盡量讓小車靠近打點計時器。
（3）先打開打點計時器開關，稍后（打點穩定后）釋放小車，待小車滑倒斜面底端時止住小車，關閉開關。取下紙帶，檢查點跡。若有問題，可換上新紙帶，調試后重復上述步驟。
（4）選擇點跡清晰的紙帶，避開點跡密集部分，從距打點的開始端幾厘米處選擇一個點記為點0。在該點后面，依次標出間隔時間相等的計數點1，2，3...
（5）根據打點計時器的周期，計算各計數點到點0對應的時間t，測量各計數點與下一相鄰計數點的間距s，將t和s的相應數據填入表中。
（1）固定打點計時器時，應注意使兩限位孔和小車運動軌跡在同一直線上。滑輪不能過高,細繩應與木板平行。
（2）開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器。
（3）實驗中“接通電源”和“釋放小車” 兩步應先接通電源,打點穩定后釋放小車；打點結束后立即關閉電源，再將紙帶取下。
（4）實驗時要注意保護小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。所以，當小車到達滑輪前及時用手按住它。
注意事項
5.數據分析
（1）計算計數點1，2，3，…對應的瞬時速度，將計算結果填入表格
計數點 0 1 2 3 4 5
t/s
s/m
v/（m·s-1）
（2）根據計算試據繪制速度隨時間變化的v—t圖像，判斷小車是否做勻變速直線運動。
v - t 圖像法分析數據
1.根據所得數據，選擇合適的標度建系
圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積
2.根據所得數據確定點的位置,觀察和思考點的分布并找尋規律
3.從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，畫出一條直線，讓盡可能多的點處在這條直線上，其余均勻分布，去掉偏差太大的點
v/(m·s-1)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
（1）圖像具有什么特點？
一條傾斜的直線
（2）小車的運動特點？
速度隨時間均勻變化
（3）如何根據圖像求小車的加速度？
t/s
6.實驗結論
小車做勻加速直線運動。
7.誤差分析
誤差 產生原因 減小方法
偶然誤差
系統誤差
①紙帶上計數點間隔距離得測量
②v-t圖線作出的并非一條直線
①小車、紙帶運動過程中有摩擦
②電源的不穩定性
①多次測量求平均值
②大多數點在線上，不在線上的點盡可能分布在線的兩側
①使用電火花打點計時器
②使用穩壓電源
1.關于打點計時器的使用，說法正確的是（ ）
A.電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源
B.在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源
C.使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小
D.紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快
C
2.在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經過各計數點瞬時速度如下，為了計算加速度，合理的方法是（ ）
計數點序號 1 2 3 4 5 6
計數點對應的時刻（s） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通過計數點的速度（cm／s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
A．根據任意兩計數點的速度用公式算出加速度
B．根據實驗數據畫出v-t圖，量出其傾角，由公式a = tanθ求出加速度
C．根據實驗數據畫出v-t圖，由圖線上相距較遠的兩點所對應的速度、時間，用公式算出加速度
D．依次算出通過連續兩計數點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度
C
2.在探究小車速度隨時間變化的規律的實驗中,利用打點計時器打出了如圖所示的一條紙帶,其中1、2、3、4、5、6、7均為計數點,且相鄰的兩個計數點之間都還有4個點沒有畫出來,已知電源的頻率為50 Hz(打點周期T=0.02 s)。現測得x1=1.40 cm,x2=1.90 cm,x3=2.40 cm,x4=2.90 cm,x5=3.40 cm,x6=3.90 cm。
(1)在打點計時器打出點2、3、4、5時,小車的速度分別為v2=　 　 cm/s,v3=　　　　 cm/s,v4=　　　　 cm/s,v5=　　　　 cm/s。
16.50
21.50
26.50
31.50
運動時間和位移的記錄
電磁打點計時器
電火花打點計時器
兩種打點計時器
頻閃照相
測量小車的瞬時速度

展開更多......

收起↑