32匀变速直线运动的实验探究解析课件.ppt
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- 32 变速 直线运动 实验 探究 解析 课件
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1、第第3章匀变速直线运动的研究章匀变速直线运动的研究学案学案2 2 匀变速直线运动的实验探究匀变速直线运动的实验探究名师伴你行物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见,物体的运动物体的运动通常是比较复杂的。放眼所见,物体的运动规律各不相同。在生活中,人们跳远助跑、水中嬉戏、驾规律各不相同。在生活中,人们跳远助跑、水中嬉戏、驾车行驶、高山滑雪;在自然界里,雨点下落、鸽子飞翔、车行驶、高山滑雪;在自然界里,雨点下落、鸽子飞翔、猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家、飞机起飞猎豹捕食、蜗牛爬行、蚂蚁搬家、飞机起飞这些运动这些运动中都有速度的变化。中都有速度的变化。物体的速度变化到底存在规律吗?怎样探索复杂运动物体的
2、速度变化到底存在规律吗?怎样探索复杂运动蕴涵的规律呢?蕴涵的规律呢?在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)其在坐标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合拟合”这些点。例如,我们用打点计时器研究小车在重物牵引下这些点。例如,我们用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,如果小车是做匀变速直线运动,那么根据测量的的运动,如果小车是做匀变速直线运动,那么根据测量的数据描点作出的数据描点作出的v-tv-t图象,应该是什么曲线?如何求出小车图象,应该是什么曲线?如何求出小车的加速度?的加速度?学点学点1
3、打点计时器及其应用打点计时器及其应用 电磁打点计时器的构造及工作原理。电磁打点计时器的构造及工作原理。电磁打点计时器如图电磁打点计时器如图3-2-1所示是一种使用低压交流所示是一种使用低压交流电源的计时仪器,工作电压为电源的计时仪器,工作电压为4。当给电磁打点计时器的线圈通电后,线圈产生磁场,当给电磁打点计时器的线圈通电后,线圈产生磁场,放在线圈中的振片被磁化,振片的悬点为它的一个磁极。放在线圈中的振片被磁化,振片的悬点为它的一个磁极。在交流电的前半周期内,流过线圈的电流方向如图在交流电的前半周期内,流过线圈的电流方向如图3-2-2所示,振片左端为极,永久磁铁对振片的作用力向下;所示,振片左端
4、为极,永久磁铁对振片的作用力向下;而在后半周期内,流过线圈的电流方向如图而在后半周期内,流过线圈的电流方向如图3-2-3所示,所示,振片左端为极,永久磁铁对振片的作用力向上。随着振片左端为极,永久磁铁对振片的作用力向上。随着交变电流方向的周期性变化,振片也周期性地上、下振交变电流方向的周期性变化,振片也周期性地上、下振动,所以振片的振动频率和交流电频率相同。动,所以振片的振动频率和交流电频率相同。当振片向下运动时,振针就在复写纸下面的纸带上打当振片向下运动时,振针就在复写纸下面的纸带上打下一个点。我国交流电的频率为下一个点。我国交流电的频率为 z,周期为,周期为/s0.02 s,所以电磁打点计
5、时器每隔,所以电磁打点计时器每隔0.02 s打一次点。打一次点。当纸带在运动物体的拖动下向前移动时,振针就击打复写纸并在纸带上留下当纸带在运动物体的拖动下向前移动时,振针就击打复写纸并在纸带上留下一列点迹,这些点记录了物体的运动时间。纸带上的点迹,相应地表示了物体在一列点迹,这些点记录了物体的运动时间。纸带上的点迹,相应地表示了物体在不同时刻的位置。研究纸带上点迹的间隔,就可以了解运动物体在不同时间里发不同时刻的位置。研究纸带上点迹的间隔,就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移,从而了解物体的运动规律。生的位移,从而了解物体的运动规律。图图3-2-13-2-1图图3-2-23-2-2图图3-
6、2-33-2-3 电火花计时器电火花计时器 电火花打点计时器使用交流电源,工作电火花打点计时器使用交流电源,工作电压是电压是220 V。电火花打点计时器的构造如图电火花打点计时器的构造如图3-2-4所示。所示。主要由正、负脉冲输出接线柱、墨粉纸盘、纸主要由正、负脉冲输出接线柱、墨粉纸盘、纸盘轴等构成。盘轴等构成。计时原理计时原理 电火花打点计时装置中有一将正弦式交变电火花打点计时装置中有一将正弦式交变电流转化为脉冲式交变电流的装置。当计时器电流转化为脉冲式交变电流的装置。当计时器接通接通220 V交流电源时,按下脉冲输出开关,计交流电源时,按下脉冲输出开关,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针
7、和接负极的纸盘轴产生火花放电,时器发出的脉冲电流经接正极的放电针和接负极的纸盘轴产生火花放电,利用火花放电在纸带上打出点迹。当电源的频率为利用火花放电在纸带上打出点迹。当电源的频率为50 Hz时,它每隔时,它每隔0.02 s打一个点。打一个点。图图3-2-43-2-4 (3)两种计时器的比较:)两种计时器的比较:电磁打点计时器电磁打点计时器电火花打点计时器电火花打点计时器电源性质电源性质46 V交流电源交流电源220 V交流电源(频交流电源(频率率50 Hz)打点频率打点频率打点时间间隔打点时间间隔0.02 s、频率频率50 Hz打点时间间隔打点时间间隔0.02 s、频率为频率为50 Hz打点
8、方式打点方式振针通过复写纸在纸振针通过复写纸在纸带上打点带上打点火花放电使墨粉在火花放电使墨粉在纸带上成点纸带上成点阻力来源阻力来源纸带与限位孔、限位纸带与限位孔、限位盘的摩擦;振针与纸盘的摩擦;振针与纸带打点接触时的摩擦带打点接触时的摩擦纸带与限位孔、限纸带与限位孔、限位盘的摩擦位盘的摩擦 电火花计时器比电磁打点计时器更精确电火花计时器比电磁打点计时器更精确 将电磁打点计时器固定在长木板的一端,让纸带穿过两个限位孔,压在将电磁打点计时器固定在长木板的一端,让纸带穿过两个限位孔,压在复写纸的下面,小车固定在纸带一端。复写纸的下面,小车固定在纸带一端。把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源
9、的接线柱相连接。把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接。打开电源开关,让小车沿长木板滑下并拉动纸带,纸带上就打下了许多打开电源开关,让小车沿长木板滑下并拉动纸带,纸带上就打下了许多小点。小点。取下纸带,关闭电源,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多取下纸带,关闭电源,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多少个点,如果其有少个点,如果其有n个点,那么点子的间隔数为个点,那么点子的间隔数为n个,纸带的运动时间为个,纸带的运动时间为t=0.02(n-1)s。用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点间的距离用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点间的距离s。利用公式利
10、用公式vs/t计算出纸带在这段时间内的平均速度。计算出纸带在这段时间内的平均速度。在纸带上取连续的个点,用刻度尺量出相邻两个点间的距离,判断纸在纸带上取连续的个点,用刻度尺量出相邻两个点间的距离,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动。判断依据是:若连续两点间的距离相带的这段运动是匀速运动还是变速运动。判断依据是:若连续两点间的距离相等,则物体做匀速运动;反之,则做变速运动。等,则物体做匀速运动;反之,则做变速运动。如果用电火花计时器,则实验操作的前两个步骤相应地应当是:如果用电火花计时器,则实验操作的前两个步骤相应地应当是:把电火花计时器固定在长木板的一端,检查墨粉纸盘是否已经正确地套把电
11、火花计时器固定在长木板的一端,检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上。检查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否夹在两条纸在纸盘轴上。检查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间。带之间。把计时器上的电源插头插在把计时器上的电源插头插在 交流电源插座上,按下脉冲输出开交流电源插座上,按下脉冲输出开关,让小车沿长木板滑下并拉动纸带运动,纸带上就打上了一系列小点。关,让小车沿长木板滑下并拉动纸带运动,纸带上就打上了一系列小点。(4)打点计时器的使用方法:打点计时器的使用方法:【例【例1】如图】如图3-2-5所示是拖动纸带时打点计时所示是拖动纸带时打点计时 器打出的一条纸带,器
12、打出的一条纸带,A、B、C、D、E为我为我 们在纸带上所选的计数点,相邻计数点间们在纸带上所选的计数点,相邻计数点间 的时间间隔为的时间间隔为0.1 s,试求打点计时器打下,试求打点计时器打下B、C、D各点时的瞬时速度:各点时的瞬时速度:vB=_m/s,vC=_m/s,vD=_m/s。【点评点评】由速度的定义式由速度的定义式v=s/t知,当知,当t很小时,很小时,v可表示某点的可表示某点的瞬时速度,打点计时器在纸带上打出的相邻两点间的时间间隔为瞬时速度,打点计时器在纸带上打出的相邻两点间的时间间隔为0.02 s,时间比较短,因此可用纸带上与待测点相邻的两点间的平均速度,时间比较短,因此可用纸带
13、上与待测点相邻的两点间的平均速度来表示待测点的瞬时速度。来表示待测点的瞬时速度。图图3-2-53-2-5【解析解析】根据某段时间内的平均速度可以根据某段时间内的平均速度可以“粗略粗略”代表某点代表某点的瞬时速度的思想,计算打点计时器打下的瞬时速度的思想,计算打点计时器打下B、C、D各点时的各点时的瞬时速度。瞬时速度。vB=sAC/2T=52.0010-3/20.1 m/s=0.26 m/svC=(sAD-sAB)/2T=(84.00-24.00)10-3/20.1 m/s=0.30 m/svD=(sAE-sAC)/2T=(120.00-52.00)10-3/20.1 m/s=0.34 m/s。
14、0.260.260.300.300.340.34 1在在“探究小车速度随时间变化的规探究小车速度随时间变化的规律律”的实验中,如图的实验中,如图3-2-6给出了从给出了从0点开始,每点开始,每5个点取一个计数点个点取一个计数点的纸带,其中的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得都为计数点。测得s1=1.40 cm,s2=1.90 cm,s3=2.38 cm,s4=2.88 cm,s5=3.39 cm,s6=3.87 cm。那么。那么(1)在计时器打出点)在计时器打出点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:时,小车的速度分别为:v1=_cm/s,v2=_cm/s,v3=_cm/s
15、,v4=_cm/s,v5=_cm/s。(2)在平面直角坐标系中作出)在平面直角坐标系中作出v-t图象。图象。(3)分析小车运动速度随时间变化的规律。)分析小车运动速度随时间变化的规律。图图3-2-63-2-636.3016.5031.3526.3021.40(2 2)如图所示)如图所示(3 3)小车做匀加速直线运动)小车做匀加速直线运动 学点学点2 2 频闪照相法及其应用频闪照相法及其应用 频闪照相法是一种利用照相技术,每间隔一定时间曝光,从频闪照相法是一种利用照相技术,每间隔一定时间曝光,从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯,而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中
16、会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1 s闪光一次,即每秒闪光闪光一次,即每秒闪光次。当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物次。当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该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。照片。如图如图3-2-73-2-7是采用每秒闪光次拍摄的是采用每秒闪光次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每个相邻小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每个相邻小球的影像间隔的时间就是小球的影像间隔的时间就是0.1 s,这样便记录,这样便记录了
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