物理必修 第一冊第3節(jié) 速度試講課課件ppt

這是一份物理必修 第一冊第3節(jié) 速度試講課課件ppt，文件包含24科學(xué)測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度-課件pptx、SHIYAN1wmv等2份課件配套教學(xué)資源，其中PPT共23頁， 歡迎下載使用。
第四節(jié) 科學(xué)測量：
做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度
在研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，往往需要記錄物體的位置與時(shí)間，并進(jìn)行測量與計(jì)算。
直尺－測量位置間的距離--位移大小
用這兩種工具測量就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差
一、記錄位移與時(shí)間的工具
由所接電源頻率所決定。我國市電頻率為50HZ,即每秒可打50個(gè)點(diǎn)
任意相鄰兩點(diǎn)對應(yīng)間隔的時(shí)間均為 0.02 s
實(shí)驗(yàn)室常用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄位移與時(shí)間
特點(diǎn)：每隔相等時(shí)間閃光一次的特點(diǎn)，可得運(yùn)動(dòng)物體間隔相等時(shí)間的頻閃照片，這些照片能反映出該物體每隔相等時(shí)間所到達(dá)的位置信息。
頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交變電源的頻率，而間隔相等時(shí)間出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)。
判斷照片中摩托車的三種運(yùn)動(dòng)分別屬于什么運(yùn)動(dòng)？
研究物體運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)缺少相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件，還可利用“模擬打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”等簡易方法獲取位移與時(shí)間信息。
按一定間隔的時(shí)間（如每秒１次或每秒 2 次）點(diǎn)擊紙帶
拿著底部穿孔、滴水比較均勻的飲料瓶競走，然后通過留在地上的水印分析他的速度變化情況
二、測量小車的瞬時(shí)速度
(1)測小車瞬時(shí)速度：在間隔時(shí)間很短的情況下，平均速度可近似視為瞬時(shí)速度。
例如，若測量打下點(diǎn) 1 時(shí)小車的瞬時(shí)速度，我們可選擇點(diǎn) 1 前后附近的兩個(gè)點(diǎn)，若這兩點(diǎn)的間隔時(shí)間很短，則兩點(diǎn)間的平均速度可近似視為打下點(diǎn) 1 時(shí)小車的瞬時(shí)速度?？紤]到實(shí)際測量的誤差，所選擇的兩點(diǎn)也不宜太近，一般可選擇點(diǎn) 0 和點(diǎn) 2。
實(shí)驗(yàn)裝置如圖 2-19 所示。
同理，可近似求出打下點(diǎn) 2，3，…時(shí)小車的瞬時(shí)速度
（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng):
根據(jù)各點(diǎn)的瞬時(shí)速度及對應(yīng)的時(shí)間，可畫出 v-t 圖像。若多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)后得到的圖像皆近似為直線，則可初步判定小車沿斜面向下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
根據(jù) v-t 圖像，利用 也可得到小車的加速度。
（1）把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板一端，并將該端墊高，使長木板形成斜面,如圖2-19。（2）將長 60 cm 左右的紙帶一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，另一端固定于小車，盡量讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。（3）打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開關(guān)，稍后（打點(diǎn)穩(wěn)定后）釋放小車，待小車滑到斜面底端時(shí)止住小車，關(guān)閉開關(guān)。取下紙帶，檢查點(diǎn)跡。若有問題，可換上新紙帶，調(diào)試后重復(fù)上述步驟。（4）選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，避開點(diǎn)跡密集部分，從距打點(diǎn)的開始端幾厘米處選擇一個(gè)點(diǎn)記為點(diǎn) 0。在該點(diǎn)后面，依次標(biāo)出間隔時(shí)間相等的計(jì)數(shù)點(diǎn) 1，2，3，4，5，…（5）根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期，計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)到點(diǎn) 0 對應(yīng)的時(shí)間 t，測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與下一相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 s，將t 和 s 的相應(yīng)數(shù)據(jù)填入表 2-2 中。
圖 2-20 是小車下滑過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶。
在紙帶上，選取便于測量的某點(diǎn)作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，記為點(diǎn) 0，依次向后每 5 個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別記為 1，2，3，…用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的長度，分別記為 s 1 ，s 2 ，s 3 ，…由前述可知，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作周期為 0.02 s，那么相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔的時(shí)間 T = 5×0.02 s = 0.10 s。
（1）計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn) 1，2，3，…對應(yīng)的瞬時(shí)速度。
（2）在圖 2-21 上繪制速度隨時(shí)間變化的 v-t 圖像，判斷小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。描點(diǎn)時(shí)，偏離直線太多的點(diǎn)應(yīng)舍去。
1、小車在上述 5 個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：
2、根據(jù)v-t 圖像判斷，小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條直線，所以，小車做 直線運(yùn)動(dòng)。
（1）為什么標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)要避開點(diǎn)跡密集部分，從距打點(diǎn)的開始端幾厘米處選擇一個(gè)點(diǎn)記為點(diǎn) 0 ？選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔的時(shí)間越小，平均速度就越接近瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)誤差是否就一定越?。?br/>（2）請說明你是如何得出瞬時(shí)速度的，并解釋得出上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的理由。
（3）你能否根據(jù)上述 v-t 圖像求出小車的加速度大??？
為了減少測量誤差。小車速度小點(diǎn)密集則多取幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，反之可少取。
1、利用相同時(shí)間相鄰的兩段位移差判斷是否為勻變速運(yùn)動(dòng)
若得得的數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)相等，則該運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)
結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)，上述相同時(shí)間相鄰的兩段位移差相等，所以該運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)
2、利用“逐差法”法，計(jì)算加速度。
逐差法是提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用率、減小偶然誤差的一種方法
在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，相鄰相同時(shí)間間隔 T 內(nèi)的位移差都相等，有
如果用相鄰的相段位移差計(jì)算加速度，再求平均值則有
可見，最后只用到S1 和S6 兩個(gè)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的利用率不高。
如何才能提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的利用率、減小偶然誤差？
為了提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的利用率、減小偶然誤差，可把上述連續(xù)的6個(gè)數(shù)據(jù)前后對半分成 A、B 兩組，每組 3 個(gè)數(shù)據(jù)，將B組第一個(gè)數(shù)據(jù)減去 A 組第一個(gè)數(shù)據(jù)得 ΔS1=S4-S1=3a1T2，B組第二個(gè)數(shù)據(jù)減去A組第二個(gè)數(shù)據(jù)得ΔS2=S5-S2=3a2T2，同理有ΔS3=S6-S3=3a3T2。
由此，可分別求得a1 、a2 和a3 ，再取其平均值
所取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均參與運(yùn)算，這樣便提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的利用率，減小了偶然誤差。
5. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是使用交流電源工作的計(jì)時(shí)儀器，其工作電壓通常為 V。當(dāng)電源的頻率為 50 Hz 時(shí)，該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔 s 打一次點(diǎn)。某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重物和紙帶做研究重物下落運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，如圖（a）所示。選出的一條紙帶如圖（b）所示，O、A、B、C、D 是五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，從 O 開始每隔一個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用毫米刻度尺測得 OA = 6.63 cm，AB = 8.16 cm，BC = 9.7 cm，CD = 11.23 cm。這四個(gè)數(shù)據(jù)中不符合讀數(shù)要求的是 。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，重物做 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn) B 時(shí)，重物下落的速度大小是 m/s，重物下落的加速度是 m/s2（結(jié)果保留 3 位有效數(shù)字）。若用其他更準(zhǔn)確的方法測出重物下落的加速度為 9.80 m/s2 ，則本實(shí)驗(yàn)加速度測量值的相對誤差為 。