新教材高中物理科学测量做直线运动物体的瞬时速度学案鲁科版必修第一册VIP免费

新教材高中物理学案鲁科版必修第一册：第4节科学测量：做直线运动物体的瞬时速度一、实验目的(1)测量小车的瞬时速度。(2)判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。(3)学习使用打点计时器。二、实验器材电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、低压交流电源(或220V交流电源)、纸带、长木板(或者轨道)、U形夹、小车、毫米刻度尺。长木板的作用是什么？提示：形成斜面，便于测量小车的瞬时速度。三、实验原理与设计1．实验原理：(1)电磁打点计时器的测量原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，上下振动的振针便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点对应的时间为0.02s。(2)可测物理量：相邻两点之间的距离可以用刻度尺测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的位移。由此可获知物体运动的速度等。2．实验设计：(1)利用两种打点计时器。电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作220V交流电电压打点周期性产生电火花振针周期性上下振动4～6V交流电-1-方式打点0.02s周期记录位移、时间信息(2)利用频闪照相法。①频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的频闪照片的方法。②频闪灯：每隔相等时间闪光一次，如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次。③频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。④记录信息：物体运动的时间和位移。(3)瞬时速度的求法及匀变速直线运动的判断。ΔsΔs①利用平均速度v＝，当Δt很短时，可以近似认为平均速度等于t时刻的瞬时速度，ΔtΔt利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动。②利用Δs＝s2－s1＝s3－s2＝…＝sn－sn－1＝aT判断物体是否做匀变速直线运动。四、实验步骤(1)将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜。(2)连接好打点计时器的电路(注意此过程中要断开开关)。(3)将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面，并使小车靠近打点计时器。(4)闭合电路开关，稍后(打点稳定后)释放小车，打完纸带后立即关闭电源。(5)更换纸带，重复操作三次。(6)选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点作为开始点，选择相隔0.1s的若干个计数点进行长度测量，并将数据填入设计好的表格中。(1)利用电火花打点计时器应注意哪些问题？为什么采用电火花打点计时器？提示：使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。这种计时器纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小。(2)开始实验时对小车和打点计时器有什么要求？-2-20.02s提示：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。五、数据收集与分析1．用逐差法求加速度以取六个间隔为例，则：s4－s1s5－s2s6－s3a1＝2，a2＝2，a3＝2。3T3T3T加速度的平均值为1a＝(a1＋a2＋a3)31s4－s1s5－s2s6－s3＝(2＋2＋2)33T3T3T＝12[(s4＋s5＋s6)－(s1＋s2＋s3)]9T逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，达到正、负偶然误差充分抵消的作用，使计算结果更接近真实值。2．用vt图像求加速度：(1)在纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1s的若干计数点进行测量，在选好的第一个点下面标明0，在第六个点下面标1，在第十一个点的下面标2，依此类推，每隔4个点下面计一个数，这些标数字的点叫作计数点。如图所示，测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、s3…填入表中。位置间隔间隔距离s/m0～11～22～33～44～5(2)根据测量结果，再利用匀变速直线运动的瞬时速度的求解方法，即中间时刻的瞬时速度可sn＋sn＋1以用这段时间内的平均速度来求解，也就是vn＝，可求出打第n个计数点时纸带的瞬2T时速度，并将瞬时速度的值填入表中。位置编号时间t/s1234-3-速度v/m·s－1(3)用横坐标表示时间T、纵坐标表示瞬时速度v，在坐标平面上标出(T，v1)、(2T，v2)、…各点，把这些点连接起来可画出一条直线，它就是物体运动的速度图像，从此直线的斜率就可求得物体的加速度。(1)实验结束后，如何选取...