人教版高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案

2020届高三物理一轮复习导学案一、运动的描述（4）二、实验：探究速度随时间的变化规律【导学目标】1、了解游标卡尺的原理，并会正确运用和读数。2、练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。3、学习用打点计时器测定即时速度和加速度。【知识要点】一、实验误差1．误差：测量值与真实值的叫做误差．2．系统误差和偶然误差①系统误差：由于仪器本身不精确、或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的．②偶然误差：由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的．3．绝对误差和相对误差①绝对误差：测量值与真实值之差（取绝对值）。②相对误差：等于绝对误差与真实值之比（通常用百分数表示）。二、有效数字1．带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字。（因为测量总有误差，测得的数值只能是近似数字，如用毫米刻度尺量得某书本长184.2mm，最末一位数字“2"是估计出来的，是不可靠数字，但仍有意义，一定要写出来）．2．有效数字的位数是从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字止。 三、游标卡尺游标尺精度(mm)测量结果(游标尺第n条刻度线与主尺上的某条刻度线对齐)格数刻度总长每小格与1mm相差109mm0.1mm0.1主尺mm数+0.1n2019mm0.05mm0.05主尺mm数+0.05n5049mm0.02mm0.02主尺mm数+0.02n1．结构：游标卡尺的构造如下图所示，它的左测量爪固定在主尺上并与主尺垂直．右测量爪与左测量爪平行，固定在游标尺上，可以随同游标卡尺一起沿主尺滑动．2．原理及读数方法：游标卡尺的读数=主尺上读数+标尺上对齐的格数×精确度；常见游标卡尺的相关数据如下：四．打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此，纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。五．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。3．由纸带求物体运动加速度的方法（1）用“逐差法”求加速度：根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），求出、、，再算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度。 （2）用v-t图法：先根据，求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。【典型剖析】[例1]用毫米刻度尺测量某一物体的长度为12.6mm。若物体的实际长度为12.4mm，则绝对误差△x=mm，相对误差η=。[例2]读出如图所示游标尺的读数．[例3]（启东08届高三调研测试）在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）．从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小．ABCDEF（1）请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t 关系的图线(作答在右图上)，并指出哪个轴相当于v轴？答：；（2）从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：；（3）若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为m/s2．[例4]（盐城市08届高三六所名校联考）某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图所示。该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：方法A：由……，取平均值g=8.667m/s2;方法B：由取平均值g=8.673m/s2。（1）从实验装置看,该同学所用交流电的电压为______伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是______________________。（2）从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有__________;方法B中有______________________________。 因此，选择方法______（A或B）更合理，这样可以减少实验的________(系统或偶然)误差。（3）本实验误差的主要来源有：______________________________（试举出两条）。【训练设计】1、如图所示为测量一金属筒时刻度尺示数的示意图，该金属筒长度为cm.2、（1）某游标卡尺两测脚紧靠时如图甲所示，测物体长度时如图乙所示，则该物体的长度是_______________mm。（2）新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据．通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例，如图所示．①它的准确度是___mm；②用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是__cm．34567cm051015203、如 图为用50分度的游标卡尺测量物体长度时的读数，由于遮挡，只能看见游标的后半部分，这个物体的长度为mm．4、如图为物体运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm。x1x2x3x4x5S6A则A点处瞬时速度的大小是___m/s，小车运动的加速度计算表达式为_____________，加速度的大小是_______m/s2。（计算结果保留两位有效数字）。