实验 匀变速直线运动的实验研究(逐差法求加速度)-【点石成金系列】2023-2024学年高中物理同步备课（人教版2019必修第一册）

千锤百炼 铸就精品 授课人：点石成金 授课日期：20XX年X月 培养什么人/怎样培养人/为谁培养人 实验 匀变速直线运动的实验研究 ——逐差法求加速度 01 基本原理与操作 02 数据处理与分析 目录/contents 03 典例分析 1．电磁打点计时器是一种使用_________(交流或直流)电源的________仪器，它的工作电压是________。当电源频率是50赫兹时，它每隔________s打一次点。 2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是( ) A．时间间隔 B．位移 C．加速度 D．平均速度 交流 打点计时 约8v 0.02 AB 知识回顾 Part.01 基本原理与操作 (1)练习正确使用打点计时器 (2)会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度 (3)会利用纸带探究小车速度随时问变化的规律，并能画出小车运动的v-t图象，根据图象求加速度。 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、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 实验目的 实验器材 ⑴作用：计时仪器，接频率为50 Hz交变电流，每隔0.02 s打一次点。 认识“两种仪器” 电磁打点计时器：约8V交流电源 ⑵工作条件 电火花计时器：220 V交流电源 区别“两种点”——计时点和计数点 计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的个数而定。 计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02 s； 原理装置图 操作要领 实验原理与操作 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 Part.02 数据处理与分析 在纸带上测出各个连续相等的时间T内的位移分别是x1、x2、…、xn。 (1)如果x1＝x2＝…＝xn，则物体做匀速直线运动。 (2)如果x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1≠0，即在连续相等时间内的位移差相等，则物体做匀变速直线运动（位移差也等于aT 2 ）；如果不相等，则物体做变加速直线运动。 应用纸带判断物体的运动性质： x1 x2 x3 x4 x5 x6 x1 x2 x3 x4 x5 x6 思考：利用纸带如何求运动物体的加速度？ 中间时刻的瞬时速度计算公式： 如果物体做匀变速直线运动，x1、x2、…、xn为其在连续相等时间内的位移，T为相等时间间隔值，则纸带上某点对应的瞬时速度等于以这个点为中间时刻的位移内的平均速度，即vn＝。 应用纸带求解物体的速度： 所取的纸带对每一个位移差分别求出加速度，再求加速度的平均值．两种求平均值的实质是相同的。 -------达不到减小偶然误差的目的． x1 x2 x3 x4 x5 x6 利用 可以从纸带上求得加速度 应用纸带求解物体的加速度： 如图，纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x6，应分为3组 此式把各段位移都利用上，有效地减小了仅由两次位移测量带来的偶然误差，这种方法被称为逐差法． 偶数 由xm－xn=(m－n)aT2得 偶数段用逐差法求加速度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 逐差法的实质是将纸带分为时间间隔相等的两大段来处理： 如图所示，如果纸带上测得连续5个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x5 奇数 由xm－xn=(m－n)aT2得 x1 x2 x3 x4 x5 O A B C D E 去掉最短的一段，留连续部分（去掉的可能是第一段也可能是最后一段） 奇数段用逐差法求加速度 去掉 偶数段都要分组进行求解 奇数段如果去掉中间段 ★使用逐差法的目的是减小误差，而不是为了计算方便。 由于高中阶段数据一般都是理想的，所以奇数段仍可以采取去掉最短一段的方法，利用偶数段公式求解。 1、 根据所得数据，选择合适的标度建立直角坐标系 2、 根据所得数据描出各点的位置（描点法）,观察和思考各点的分布规律。 3、各点的分布大致都落在一条直线上，因此，我们可以推断：如果没有实验误差的理想情况下，所描出的各点应全部落到这条直线上。画直线时，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 v-t 图象法求加速度 在v-t 图象上取一段时间Δt（尽量取大些），找出Δt 对应的Δv ，代入 求解。 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t/s o 0.10 0.20 0.30 0.40 v/(m/s) × × × × ×