《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,即得到vt圖像,如圖所示。
誤差分析
1.利用平均速度來代替運(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)誤差來說,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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