第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度

1、第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P12)1了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法2學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體的速度3能利用vt圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動(dòng)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P12)電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)圖示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓220 V交流電6 V以下交流電打點(diǎn)方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動(dòng)打點(diǎn)周期0.02 s0.02 s記錄信息位置、時(shí)刻和位移、時(shí)間1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕毩?xí)使用電火花計(jì)時(shí)器；利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況2實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線(xiàn)、電源 在紙帶上找出連續(xù)的6個(gè)點(diǎn)，分別標(biāo)上記號(hào)A、B、C、D、E、F，用

2、直尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離x1、x2、x3、x4、x5，如下圖所示，把數(shù)據(jù)填入表二中根據(jù)這些數(shù)據(jù)，運(yùn)用你學(xué)過(guò)的知識(shí)，判斷紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，并把判斷結(jié)果和理由寫(xiě)清楚表一表二A和B的距離x1/mB和C的距離x2/mC和D的距離x3/mD和E的距離x4/mE和F的距離x5/m4.注意事項(xiàng)：振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)、雙點(diǎn)、等時(shí)性不良等情況，并且可能對(duì)紙帶產(chǎn)生過(guò)大的摩擦阻力檢查電源的電壓是否符合要求，絕對(duì)禁止把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接接入照明電路中復(fù)寫(xiě)紙片不要裝反，每打完一條紙帶，要將圓形復(fù)寫(xiě)紙片的位置調(diào)整一下，以充分利用它的不同部位，保證打點(diǎn)清晰實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源，再讓紙帶運(yùn)

3、動(dòng)，每打完一條紙帶要及時(shí)切斷電源，防止線(xiàn)圈過(guò)熱而損壞紙帶應(yīng)平直地通過(guò)限位孔，盡可能地減少紙帶與限位孔間的摩擦3注意事項(xiàng)(1)在實(shí)際計(jì)算中并不是x越小越好，因?yàn)閤過(guò)小會(huì)使測(cè)量誤差較大，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取兩點(diǎn)來(lái)測(cè)量x.(2)如圖所示的紙帶D、F兩點(diǎn)間的平均速度，不但能代表E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，還能代表D、F間其他點(diǎn)的瞬時(shí)速度1以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法在坐標(biāo)系中描出物體在各個(gè)時(shí)刻的速度，再用平滑的曲線(xiàn)將各點(diǎn)連接起來(lái)，就得到一條能反映速度隨時(shí)間變化關(guān)系的圖線(xiàn)，叫速度時(shí)間圖象2速度時(shí)間圖象反映了物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律根據(jù)速度時(shí)間圖象可以作出哪些判斷或得出哪些結(jié)論？(1)讀出

4、物體在某時(shí)刻的速度或物體的某一速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻在右圖中，0時(shí)刻的速度為v0，t時(shí)刻的速度為vt.(2)求出物體在某段時(shí)間內(nèi)速度的變化量或物體發(fā)生某一速度變化所經(jīng)歷的時(shí)間在圖中，0t時(shí)間內(nèi)速度的變化量為vvtv0.(3)判斷運(yùn)動(dòng)方向根據(jù)速度的正、負(fù)判斷運(yùn)動(dòng)方向，速度為正，表示物體沿正方向運(yùn)動(dòng)；速度為負(fù)，表示物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在下圖中，0t3時(shí)間內(nèi)物體沿正方向運(yùn)動(dòng)，t4t6時(shí)間內(nèi)，物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)(4)比較物體速度變化的快慢在vt圖象中，直線(xiàn)的傾斜程度(斜率)反映了物體速度改變的快慢，傾斜程度越大，表示速度改變得越快，傾斜程度越小，表示物體的速度改變得越慢，直線(xiàn)不傾斜(平行于時(shí)間軸)，表示物體的速

5、度不變?cè)趫D中，不難看出，物體在0t1時(shí)間內(nèi)比在t2t3時(shí)間內(nèi)速度變化得慢，在t4t5時(shí)間內(nèi)比在t5t6時(shí)間內(nèi)速度變化得慢在應(yīng)用vt圖象時(shí)，要注意避免下列幾種常見(jiàn)的錯(cuò)誤：把vt圖象和xt圖象混淆不清例如：把vt圖象中兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)誤認(rèn)為相遇，在vt圖象中根據(jù)直線(xiàn)向上傾斜、向下傾斜判斷運(yùn)動(dòng)方向等等把vt圖象誤認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡特別提醒：在vt圖象中，某段時(shí)間圖線(xiàn)與時(shí)間軸圍成的面積值表示該段時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的位移大小，形狀一樣的圖線(xiàn)，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P13)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理及使用方法例1使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以前應(yīng)檢查以下哪些方面的內(nèi)容()A所用電源是否符合要求B紙帶是

6、否平整C打點(diǎn)周期的等時(shí)性是否良好D復(fù)寫(xiě)紙安裝是否正確答案：ABCD解析：選用合適的電源，是保證打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安全、正常工作的前提；紙帶是否平整，影響到紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力，紙帶平整時(shí)阻力比較?。淮螯c(diǎn)周期性是否良好直接決定著實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差大??；復(fù)寫(xiě)紙的安裝是否正確，影響著打點(diǎn)的清晰度根據(jù)以上分析可見(jiàn)，四個(gè)選項(xiàng)的內(nèi)容都是實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該檢查的規(guī)律總結(jié)：使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)打點(diǎn)的頻率等于交流電的變化頻率(2)振針過(guò)高、過(guò)低、過(guò)松均會(huì)影響打點(diǎn)的質(zhì)量(3)為保證打出的第1個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于物體運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻，應(yīng)先接通電源，后讓物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)變式訓(xùn)練1在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，有關(guān)以下注意事項(xiàng)或?qū)嶒?yàn)操

7、作，正確的內(nèi)容是()A每打完一列點(diǎn)跡就要切斷電源B不要移動(dòng)圓形復(fù)寫(xiě)紙片的位置C紙帶一定要從兩限位孔穿過(guò)，并且壓在復(fù)寫(xiě)紙的下面D側(cè)向移動(dòng)限位孔位置，在一條紙帶上可以打出兩列點(diǎn)，這樣能夠提高紙帶的利用率答案：ACD解析：每打完一列點(diǎn)就要切斷電源，是為了防止線(xiàn)圈過(guò)熱而損壞；圓形復(fù)寫(xiě)紙是套在定位軸上的，定位軸可以移動(dòng)，每打完一列點(diǎn)后移動(dòng)一下定位軸，以充分利用復(fù)寫(xiě)紙的各個(gè)部位，可保證打點(diǎn)清晰；限位孔也可以側(cè)向移動(dòng)，但在移動(dòng)時(shí)要保證兩限位孔縱向?qū)R，移動(dòng)后要把螺釘擰緊正確答案是A、C、D.例2如圖為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D為每隔兩點(diǎn)選定的

8、計(jì)數(shù)點(diǎn)根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，打A、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度有多大？打B點(diǎn)時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度有多大？計(jì)算的依據(jù)是什么？你能算出打O、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？答案：231.25 cm/s212.50 cm/s不能不知時(shí)間變式訓(xùn)練2某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A，B，C，D，E，F(xiàn)，G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)其相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的測(cè)量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10 s.(1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B，C，D，E，F(xiàn)五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表(要求保留3位有效數(shù)字)(2)將B，C

9、，D，E，F(xiàn)各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并在圖中畫(huà)出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線(xiàn)vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s)答案：(1)如表所示(2)圖見(jiàn)解析vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s)0.4000.4790.5600.6400.721(2)將計(jì)算出的各點(diǎn)速度描在坐標(biāo)紙上，并將各點(diǎn)用平滑的線(xiàn)連接起來(lái)，如圖所示例3下圖是甲、乙兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象，至少?gòu)囊韵氯齻€(gè)方面分別說(shuō)明它們的速度是怎樣變化的(1)物體是從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)還是具有一定的初速度？(2)速度的大小是否變化？是加速還是減速？(3)運(yùn)動(dòng)的方向是否變化？答案：(1)甲物體有一定的初速度；乙物體初速度為零(2)甲物體速度大小不變；

10、乙物體先勻加速，再勻速，最后勻減速運(yùn)動(dòng)(3)甲、乙物體運(yùn)動(dòng)方向都不改變解析：(1)vt圖線(xiàn)與v軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值表示初速度，可知甲物體有一定初速度，乙的初速度為零(2)vt圖線(xiàn)反映了速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系，由vt圖線(xiàn)知甲物體速度大小不變，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；乙物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)，最后做勻減速運(yùn)動(dòng)(3)在t軸上方速度均為正值，即速度方向均與規(guī)定的正方向相同規(guī)律總結(jié)：正確認(rèn)識(shí)vt圖線(xiàn)的物理意義、斜率、交點(diǎn)、截距及圖線(xiàn)與t軸包圍面積的意義是解題重點(diǎn)變式訓(xùn)練3如圖為某一物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象，下列結(jié)論中正確的是()AO到A的速度變化比B到C的速度變化慢BAB平行于時(shí)間軸，則物體在AB這段時(shí)間內(nèi)是靜

11、止的CO到A的速度方向與B到C的速度方向相反D物體的位移越來(lái)越大答案：AD解析：圖象BC段的傾斜程度大于OA段的傾斜程度，則說(shuō)明BC段速度變化快，因此A對(duì)；AB平行于t軸，則說(shuō)明在AB段物體做勻速運(yùn)動(dòng)；OA段與BC段都在t軸上方，物體的速度均為沿正方向運(yùn)動(dòng)，因此C錯(cuò)D對(duì)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P14)1一個(gè)同學(xué)在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶上沒(méi)有留下任何痕跡，這可能是因?yàn)?)A交變電流的電壓不穩(wěn)定B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上C振針與紙帶的距離過(guò)大D振針壓得過(guò)緊答案：BC解析：交變電流的電壓不穩(wěn)定，只會(huì)使打點(diǎn)時(shí)的時(shí)間間隔不穩(wěn)定，不影響打點(diǎn)，故A錯(cuò)；若直接接在直流電源上，不能正常工作，故不能打點(diǎn)；振針離紙帶過(guò)遠(yuǎn)時(shí)振針接觸不到紙帶，打不上點(diǎn)；振針壓得過(guò)緊時(shí)打出的不是點(diǎn)而是短線(xiàn)，不會(huì)沒(méi)有痕跡2一同學(xué)從家中出發(fā)，沿平直的馬路以一定的速率走到郵局發(fā)信之后，沿原路以相同的速率返回設(shè)出發(fā)時(shí)方向?yàn)檎较颍瑒t下圖中能描述該同學(xué)運(yùn)動(dòng)情況的vt圖象是()答案：B解析：規(guī)定出發(fā)時(shí)方向?yàn)檎较?，則返回時(shí)的速度必為負(fù)