2018版高考物理配套课件：第一章 实验1 用打点计时器测速度 实验2 探究小车速度随时间变化的规律

这是一份2018版高考物理配套课件：第一章 实验1 用打点计时器测速度 实验2 探究小车速度随时间变化的规律，共33页。PPT课件主要包含了考试标准，必考实验自清，必考题型突破，内容索引，02s，接通电源，交流电源，无滑轮，释放小车，长木板等内容，欢迎下载使用。

实验1：用打点计时器测速度1.打点计时器是计时仪器，电磁打点计时器是使用4～6 V交流电源；电火花计时器是使用220 V交流电源，当电源的频率是50 Hz时，它每隔打一个点.2.使用打点计时器打点时，应先 ，再释放小车.3.根据v＝ _____可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，Δt是这两点间的时间间隔.
实验2：探究小车速度随时间变化的规律
1.实验器材电火花计时器(或 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、 、复写纸.2.实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板 的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；
(3)把小车停靠在打点计时器处，先 ，后 ；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析.3.注意事项(1)平行：纸带、细绳要和 平行.(2)两先两后：实验中应先 ，后 ；实验完毕应先断开电源，后取纸带.(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞.(4)减小误差：小车的加速度宜适当 ，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.
1.数据处理(1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等.(2)处理的方法①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质.②利用逐差法求解平均加速度(如图1)
④利用速度—时间图象求加速度a.作出速度—时间图象，通过图象的 求解物体的加速度；b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度.2.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动(1)x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离.(2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….
(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数).(4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量.这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.
例1 　某同学用如图2甲所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律.
命题点一 教材原型实验
实验步骤如下：A.安装好实验器材；B.让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C.测出x1、x2、x3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列问题：
(1)实验中，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，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________.(填选项代号)A.电压合适的50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.秒表D.刻度尺E.天平F.重锤G.弹簧测力计H.滑动变阻器
(2)如果小车做匀加速直线运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是____________________________，已知打点计时器打点的时间间隔是T，则打c点时小车的速度大小是________.
解析　因小车做匀加速直线运动，所以x3－x2＝x2－x1，即2x2＝x1＋x3，c点是bd段的时间中点，则c点的瞬时速度等于该段的平均速度，vc＝ .
x3－x2＝x2－x1(或2x2＝x1＋x3)
例2 　实验中，如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s.
(1)根据纸带可判定小车做___________运动.
解析　根据纸带提供的数据可知xBC－xAB＝xCD－xBC＝xDE－xCD＝12.60 cm，故小车做匀加速直线运动.
(2)根据纸带计算各点瞬时速度：vD＝______ m/s，vC＝__________ m/s，vB＝_____ m/s.以A点为零时刻，在如图4所示坐标系中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________.
答案 见解析图
描点连线得如图所示v－t图线，根据图线斜率知a＝12.60 m/s2.
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是_________________________.
解析　图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过A点的速度.
1.当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上的点迹的说法正确的是(　　)A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况D.纸带上的点越密，说明物体运动得越快
解析　从打点计时器的用途出发对选项进行筛选.打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况，点迹越密说明物体运动越慢.
2.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是(　　)A.长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B.在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
解析　长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故选项A错误.
3.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：__________.A.把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B.把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C.再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次 必须由静止释放小车D.把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E.把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着 纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次
F.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后 边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位. 在选好的起始点下面记作0，往后数五个点作为计数点1，依次标出计数 点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离
解析　在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小系统误差又要减小偶然误差.其中E项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源.
答案 ABCDFG
例3 　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车做匀加速直线运动，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上.某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出).从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图5所示，由此可以得到一条表示v－t关系的图线，从而求出加速度的大小.
命题点二　拓展创新实验
(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v－t关系的图线.
解析　纸带的长度表示位移，由于每条纸带宽度相同，也就是时间相同，因此长度也表示速度的大小，因此各个顶点连线就可以表示v－t关系的图线.
(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度.
解析　0.15 s恰好是BC的中间时刻，因此需要测出BC的长度，也就是纸带b的长度.
(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为____ m/s2.
4.如图6是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________.
解析　打点计时器频率为50 Hz，周期T＝ ＝0.02 s，故打相邻两点的时间间隔为0.02 s. 
(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距x＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留两位有效数字).
5.某同学用如图7甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”：
(1)电磁打点计时器接_________电源(填“低压直流”“低压交流”或“220 V交流”).
解析　电磁打点计时器接低压交流电源.
(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先________再_________.(填“接通电源”或“放开小车”)
解析　实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车.
(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔________秒打一个点.
解析　若所接电源的频率是50 Hz，则每隔0.02 s打一个点.