《實(shí)驗(yàn)：測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度》運(yùn)動(dòng)的描述PPT
第一部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1．了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法。
2．學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體的速度。
3．能利用vt圖像分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)原理
1．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的對(duì)比
2．測(cè)量平均速度：根據(jù)v＝ΔxΔt可求出任意兩點(diǎn)間的平均速度，Δx是紙帶上兩點(diǎn)間的位移，利用刻度尺測(cè)量，Δt是這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。
3．測(cè)量瞬時(shí)速度：運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻或某一位置(例如紙帶上某點(diǎn))的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含該點(diǎn)在內(nèi)的相距較近的兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)表示。
實(shí)驗(yàn)器材
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器、低壓交流電源電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交流電源、復(fù)寫紙或墨粉紙盤、導(dǎo)線若干、刻度尺、紙帶、坐標(biāo)紙。
實(shí)驗(yàn)步驟
1．了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上。
2．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱用導(dǎo)線與6 V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過(guò)兩個(gè)限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面(或把電火花計(jì)時(shí)器與220 V交流電源連接，把紙帶穿好，壓在墨粉紙盤下面)。
3．接通電源開(kāi)關(guān)，用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。
4．重復(fù)步驟(2)、(3)，獲得3～5條紙帶。
5．選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，往后數(shù)n個(gè)點(diǎn)，n個(gè)點(diǎn)之間的間隔數(shù)為n－1，紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝0.02(n－1)s。
6．用刻度尺測(cè)量出第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的位移Δx。
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實(shí)驗(yàn)測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度PPT，第二部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理
1．測(cè)量紙帶的平均速度
從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Δt＝0.02(n－1)s，紙帶的位移為Δx，紙帶的平均速度v＝ΔxΔt。把測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果填入表中。
2．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度
(1)選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶。
(2)從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在紙帶上用O、A、B、C、D、…標(biāo)出這些“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，如圖所示。
用刻度尺依次測(cè)出OA、OB、OC、OD、…的距離是s1、s2、s3、s4、…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2、x4＝s4－s3、…確定出OA、AB、BC、CD、…之間的位移x1、x2、x3、x4、…
(3)運(yùn)動(dòng)物體在A、B、C、D、…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T、…
3．用vt圖像描述物體的速度
(1)以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。
(2)根據(jù)不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。
(3)用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái)，即得到vt圖像，如圖所示。
誤差分析
1．利用平均速度來(lái)代替運(yùn)動(dòng)物體在某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移Δx來(lái)求平均速度。
2．分段測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移會(huì)帶來(lái)誤差。減小此誤差的方法是一次測(cè)量完成，即一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離，再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移。
3．作圖時(shí)，描點(diǎn)、連線存在偶然誤差，為減小誤差，應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位，利用坐標(biāo)紙作圖。
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實(shí)驗(yàn)測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度PPT，第三部分內(nèi)容：學(xué)習(xí)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作
[典例1] 研究“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)：
(1)[多選]實(shí)驗(yàn)中，除電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端帶定滑輪的長(zhǎng)木板、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有________。(填選項(xiàng)代號(hào))
A．電壓合適的50 Hz低壓交流電源
B．電壓可調(diào)的直流電源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平
(2)[多選]對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)說(shuō)，下列采取的方法中正確的有________。
A．選取合適的n個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)
B．使小車運(yùn)動(dòng)得盡量慢些
C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算
D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)
E．實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量讓小車遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車后再接通電源
考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
[典例2]如圖所示是一條利用頻率為50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離已在圖上標(biāo)出，求各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并畫出vt圖像。
[解析]1點(diǎn)是0和2間時(shí)間的中間時(shí)刻，求出0和2間的平均速度即可認(rèn)為是1點(diǎn)的瞬時(shí)速度，同理2、3、4、5點(diǎn)的瞬時(shí)速度也可求出。0和6兩個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度不便求出，然后畫出圖線，注意相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s。各段時(shí)間的平均速度作為中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度分別為：v1＝0.195 m/s；v2＝0.40 m/s；v3＝0.61 m/s；v4＝0.69 m/s；v5＝0.70 m/s，再以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示速度，在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線得到vt圖像如圖所示。
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