资源简介

(共23张PPT)
《高中物理实验》
研究自由落体运动
的规律
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
练习使用打点计时器，会使用打点计时器研究匀变速直线运动
研究自由落体运动的规律
测量自由落体运动的重力加速度g的值
实验原理
探究轻重不同的物体下落快慢
1.根据生活经验，猜想物体下落与什么有关？
2.观察以下现象，并尝试解释原因
①将一枚硬币与一张展开的纸片（质量不同的两个物体）从同一高度同时自由下落
②将一个纸团和一张展开的纸片（质量相同空气阻力不同）从同一高度同时自由下落
3.仔细观察课堂演示实验：牛顿管，观察抽真空与不抽真空的现象，并尝试解释
实验原理
用打点计时器研究自由落体
1.如果自由落体是匀变速直线运动，通过打点计时器打出纸带，计算每点瞬时速度画出v-t图像一定是一条直线，直线的斜率为加速度a
2.纸带上相邻两点间位移差相等，也能说明自由落体是匀变速直线运动，通过Δx=aT2，可以计算重力加速度大小.
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
纸片若干，硬币，牛顿管，抽气机，打点计时器，铁架台，重锤，纸带，刻度尺，导线若干
实验步骤
1.将一枚硬币与一张展开的纸片从同一高度同时自由下落，观察哪个先落地，现象是：_____________________现象说明了什么：______________________________________________________________________________________________________________________
探究轻重不同的物体下落快慢
2.将一枚硬币与纸片尽可能揉成纸团从同一高度同时自由下落，观察哪个先落地，现象是：_________________________________现象说明了什么：____________________________________________
3.将质量相同一个纸团和一张展开的纸片从同一高度同时自由下落，观察哪个先落地，现象是：_______________________________
现象说明了什么___________________________________________
硬币先落地
空气阻力相对于纸的重力比较明显，不可以忽略，所以下
落快慢与空气阻力有关。
硬币先落地，但时间间隔缩短了
纸团受到的阻力减小了，下落时间也缩短
纸团先落地
下落快慢与质量无决定关系
实验步骤
探究轻重不同的物体下落快慢
4.仔细观察课堂演示实验：牛顿管实验，
第一次不抽真空，现象是：__________________________________；
第二次抽真空，现象是：____________________________________；
以上说明了什么：___________________________________________。
铁片比羽毛下落快
铁片与羽毛下落一样快
没有空气阻力作用下，物体下落快慢与质量无关
实验步骤
1.按右图所示，安装好实验器材(打点计时器安装要牢固，两个限位孔要在同一竖直方向上)
用打点计时器研究自由落体
2.将重锤夹住纸带，纸带穿过打点计时器，重物靠近打点计时器，手捏住纸带上端拉直.
3.先接通电源，再释放纸带，使重锤自由下落，打点计时器在纸带上留下一列点.
4.关闭电源，取下纸带.
实验步骤
用打点计时器研究自由落体
5.从纸带上选取易于测量的点标记为起始点，以此往后连续再取6个点，标记为计数点。
6.设计表格，测量各计数点到起始点的距离，并填入表格。
本实验中采用每隔5各时间间隔取一个计数点是否合适？
7.通过图像法或逐差法求重力加速度g。
注意事项
1.选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响先对减少，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；
2.按实验要求接好线路，开始时重锤靠近打点计时器，将纸带拉到最上端；
3.打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；
4.先接通电路再放开纸带；
5.手捏纸带松手前，不要晃动，保证打出的第一点清晰；
6.重复上述步骤多次，直到选取只有打出点的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
纸带
纸带张贴处
数据记录及处理
计数点 0 1 2 3 4 5 6 对应时刻t/s 包含计数点的位移Δh/m Δh对应的时间Δt/s 计数点的瞬时速度v(m/s) 相邻计数点间位移Δh’/m
实验结论：根据纸带位移判断，自由落体是____________运动。
数据处理及分析
根据数据画出v-t图象
逐差法求重力加速度
实验结论：
1.根据描点，可将各点拟合成一条____________，说明自由落体运动是一种_______________.
2.根据图像计算重物自由落体运动的加速大小为__________.
实验结论：计算得重物自由落体运动得加速度大小为________.
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验误差可能来源于哪里？
①来源于测量时候的误差；
②在实验过程中，重锤下落会有空气阻力，导致测出的值普遍偏小，最终使重力加速度的值小于理论值；
③计算每点瞬时速度时，用平均速度代替瞬时速度带来的误差；
④若释放时手晃动，重锤处于摆动状态，则会影响到计时器的计时引起误差，可待重锤较稳定后再释放。
问题：重物的选择有何要求？
选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响先对减少，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；
问题讨论及误差分析
问题：这两个装置相比，采用哪个装置做实验比较好？为什么？
左图装置比较好，因为用夹子夹住纸带，放开夹子时可以保证重物下落打第一点的速度为零
PART 05
实验的典型例题
实验的典型例题
(1) 通过对纸带的分析可知，自由落体运动是__________(填“匀速”或“匀变速”)运动。判断依据是______________________________。
匀变速
相同时间内重物的位移差几乎相同
【例题1】某同学用如图甲所示的装置来研究自由落体运动。图乙是实验中利用打点计时器打出的一条纸带，纸带上的点是从放手开始打下的连续的计时点，从左到右，相邻两计时点之间的距离次为x1=9.6mm，x2=13.4mm，x3=17.3mm，x4=21.1mm，相邻两计时点的时间间隔为T，打点计时器所接电源的频率为50Hz。
实验的典型例题
(2)根据纸带上的数据，用逐差法求加速度大小a=_______m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)实验所得到的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此错误差的原因：_________________________。
9.6
【例题1】某同学用如图甲所示的装置来研究自由落体运动。图乙是实验中利用打点计时器打出的一条纸带，纸带上的点是从放手开始打下的连续的计时点，从左到右，相邻两计时点之间的距离次为x1=9.6mm，x2=13.4mm，x3=17.3mm，x4=21.1mm，相邻两计时点的时间间隔为T，打点计时器所接电源的频率为50Hz。
打点计时器对纸带的摩擦
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