第2章 第4节　科学测量做直线运动物体的瞬时速度（课件 学案）高中物理 鲁科版（2019）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.学习使用打点计时器。 2.测量小车的瞬时速度。 3.判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。 4.能利用实验数据作出v-t图像并会求加速度。 二、实验原理 1.运动时间和位移的记录 （1）应用打点计时器记录运动的时间和位移 电火花打点计时器 电磁打点计时器 结构 图示 工作电压 220 V交流电压 4～6 V交流电压 打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 打点周期 0.02 s 0.02 s 打点原理 电火花激发碳粉打点 振针挤压纸带打点 阻力大小 阻力较小 阻力相对较大 记录信息 位移、时间 （2）应用频闪照相法记录物体运动的时间和位移 ①频闪灯每隔相等的时间曝光一次，当物体运动时利用照相机可以拍下物体每隔相等的时间到达的位置。频闪照相法与打点计时器使用的效果一样，都是既记录了物体的位移又记录了运动的时间，只不过打点计时器用点表示了物体的位置，频闪照相法得到的是物体像的位置。 ②频闪照相法与打点计时器法的比较 频闪照相法与打点计时器法相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率；频闪照片上相同的时间间隔的影像则与打点计时器在纸带上打出的点相当。频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。通过对照片的研究，就可以分析物体运动的速度变化规律。 2.瞬时速度的计算 打点计时器打出的纸带如图所示，在纸带上，选取便于测量的某点作为计时的起点，记为0，依次向后每5个点选取一个计数点，分别记为1，2，3，…用刻度尺量出相邻计数点间的长度，分别记为s1，s2，s3，… （1）若打点计时器的工作周期为0.02 s，那么相邻的两计数点间隔的时间T＝5×0.02 s＝0.1 s。 （2）在间隔时间很短的情况下，平均速度可近似视为瞬时速度。各计数点对应的瞬时速度可近似用平均速度来代替，即v1＝，v2＝，…vn＝。 3.判断物体是否做匀变速直线运动的方法 （1）利用v-t图像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＝aT2判断物体是否做匀变速直线运动。 4.加速度的计算 （1）应用v-t图像的斜率求加速度。 （2）逐差法求加速度。 以如图所示的纸带为例： 根据s4－s1＝（s4－s3）＋（s3－s2）＋（s2－s1）＝3a1T2。同理有s5－s2＝3a2T2，s6－s3＝3a3T2，求出a1＝，a2＝，a3＝，再算出a1，a2，a3的平均值，即所求加速度a＝＝。 三、实验器材 电磁打点计时器（或电火花打点计时器）、纸带、低压交流电源（或220 V交流电源）、小车、U形夹、长木板（或轨道）、毫米刻度尺。 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.将长60 cm左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于小车，尽量让小车靠近打点计时器。 3.闭合电路开关，稍后释放小车，待小车滑到斜面底端时止住小车，关闭开关，取下纸带，检查点迹。 4.选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点记为点0。在该点后面，依次标出间隔时间相等的计数点1，2，3，4，5，… 5.根据打点计时器的周期，计算各计数点到0点对应的时间t，测量各计数点与下一相邻计数点间的距离s，并将数据填入设计好的表格中。 五、数据分析 1.表格法 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s s/m v/（m·s－1） （1）利用vn＝，求得计数点1，2，3，4，…的瞬时速度，填入上面的表格中。 （2）根据表格的数据，分析小车速度随时间怎样变化。 2.图像法 （1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 （2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略，如图所示。 （3）观察所得到的直线，分析小车的 ... ...