新高一銜接班物理講義1.4實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度

1、學(xué)案4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度目標(biāo)定位1.了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理，學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.掌握測(cè)瞬時(shí)速度的方法，會(huì)用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.3.理解速度隨時(shí)間的變化圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運(yùn)動(dòng)一、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1作用及分類打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶配合，可以記錄物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及在一段時(shí)間內(nèi)的位移供高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種2電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)工作電壓：6 V以下的交流(填“交流”或“直流”)電源(2)原理：接通電源后，在線圈和

2、永久磁鐵的作用下，振片便振動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng)這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙?jiān)诩垘狭粝乱恍行↑c(diǎn)3電火花計(jì)時(shí)器(1)工作電壓：220 V交流(填“交流”或“直流”)電源(2)原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤(pán)到紙盤(pán)軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡4兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差比較電火花計(jì)時(shí)器使用中對(duì)紙帶運(yùn)動(dòng)阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶(2)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到交流電源上(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接6 V低壓交流電，電火花計(jì)時(shí)器接220 V交流電)(3)先接通電源

3、開(kāi)關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源(4)取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為n1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t(n1)0.02 s.(5)用刻度尺測(cè)量出從開(kāi)始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離x.(6)利用公式v計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度2注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)前應(yīng)把手停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置(2)打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶(3)打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源(4)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到起始測(cè)量點(diǎn)O之間的距離)讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一

4、位三、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量平均速度和瞬時(shí)速度1根據(jù)紙帶計(jì)算平均速度用刻度尺測(cè)出n個(gè)點(diǎn)之間的間距x，n個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間t(n1)0.02 s則平均速度v.2根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算瞬時(shí)速度(1)原理：取包含某一位置在內(nèi)的一小段位移x，根據(jù)v 測(cè)出這一段位移內(nèi)的平均速度，用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò)該位置的瞬時(shí)速度一般地，取以這個(gè)點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段位移來(lái)計(jì)算如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表，即vE.圖1(2)數(shù)據(jù)處理：把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D、，如圖2所示，依次測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，再算出OA、AB、BC、的距離x1、x2、x3、.圖2若打點(diǎn)計(jì)

5、時(shí)器打點(diǎn)的周期為T(mén)，則A、B、C、D、各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：vA、vB、vC、vD、.把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動(dòng)速度的變化情況.位置ABCDEFGv/(ms1)3.注意為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B、C、D不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)，比如可以間隔T0.1 s(即每隔四個(gè)點(diǎn))取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，x、t應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，即v.四、用圖象表示速度問(wèn)題設(shè)計(jì)某同學(xué)根據(jù)打出的紙帶，算出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度見(jiàn)下表.t/s0.10.20.30.40.50.60.70.8v/(ms1)0.700.901.101.151.201.231.401.30(1)用橫軸表示時(shí)間t，縱軸

6、表示速度v，建立平面直角坐標(biāo)系，在圖3中作出物體的vt圖象圖3(2)vt圖象是不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡？從vt圖象中可以知道哪些信息？(3)若質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其vt圖象有什么特點(diǎn)？答案(1)(2)vt圖象不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡從vt圖象中可知任意時(shí)刻速度的大小和方向(3)勻速直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象是與時(shí)間軸平行的直線例1使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意()A無(wú)論使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還是電火花計(jì)時(shí)器，都應(yīng)該把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫(xiě)紙壓在紙帶的上面B使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶C使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，拉動(dòng)紙帶的方向應(yīng)與限位孔平行D打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能連續(xù)工作較短時(shí)間，打點(diǎn)之后要立即關(guān)閉電源解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)

7、器使用復(fù)寫(xiě)紙，電火花計(jì)時(shí)器不用復(fù)寫(xiě)紙，故A錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶，故B正確；為減小摩擦，拉動(dòng)紙帶的方向應(yīng)當(dāng)與限位孔平行，故C正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，故D正確答案BCD例2當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)跡，下列關(guān)于紙帶上點(diǎn)跡的說(shuō)法中正確的是()A點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B點(diǎn)跡記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移C紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況D紙帶上的點(diǎn)越密，說(shuō)明物體運(yùn)動(dòng)得越快解析從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途出發(fā)對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行篩選打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔一定的時(shí)間打下一個(gè)點(diǎn)，因而點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，也記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移；紙帶上

8、點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況，點(diǎn)跡越密物體運(yùn)動(dòng)越慢答案ABC例3如圖4所示是做“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開(kāi)始依照打點(diǎn)的先后每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，現(xiàn)測(cè)得0、1間的距離x15.18 cm，1、2間的距離x24.40 cm,2、3間的距離x33.62 cm,3、4間的距離x42.78 cm,4、5間的距離x52.00 cm,5、6間的距離x61.22 cm(每0.02 s打一次點(diǎn))圖4(1)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度并填在下表中.位置12345v/(ms1)(2)根據(jù)(1)中表格，在圖5中畫(huà)出小

9、車(chē)的速度時(shí)間圖象，并說(shuō)明小車(chē)速度變化的特點(diǎn)圖5解析(1)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用包含該點(diǎn)的一段位移內(nèi)的平均速度表示打1點(diǎn)時(shí)：v11.20 m/s，打2點(diǎn)時(shí)：v21.00 m/s，打3點(diǎn)時(shí)：v30.80 m/s，打4點(diǎn)時(shí)：v40.60 m/s，打5點(diǎn)時(shí)：v50.40 m/s.將數(shù)值填入表格中.位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(2)描點(diǎn)并連線得小車(chē)的速度時(shí)間圖象由圖象可知，小車(chē)速度均勻減小答案見(jiàn)解析1.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移下面是沒(méi)有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理順序，將各步驟的字母

10、代號(hào)按順序?qū)懺诳瞻滋嶢在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓 (選填“交流”或“直流”)電源的兩個(gè)接線柱上B把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過(guò) ，并壓在 下面C用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開(kāi)始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離x.D切斷電源，取下紙帶，如果共有n個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間t .E打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)F利用公式計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 答案交流限位孔復(fù)寫(xiě)紙(n1)0.02 sBAEDCF2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)出各點(diǎn)間的距離如圖6所示，則：AC mm，A

11、D mm.那么由此可以算出紙帶在AC間的平均速度為 m/s，紙帶在AD間的平均速度為 m/s；B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于 m/s.圖6答案14.025.00.350.420.35解析AC14.0 mm，AC間的平均速度為 m/s0.35 m/s；AD25.0 mm，AD間的平均速度為 m/s0.42 m/s.對(duì)描述B點(diǎn)的瞬時(shí)速度來(lái)說(shuō)，AC段所取的位移間隔更小，更接近B點(diǎn)的真實(shí)速度，即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于0.35 m/s.1.對(duì)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的有關(guān)說(shuō)法中，正確的是()A電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都使用交流電B兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率與交流電源的頻率一樣C電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠

12、振針和復(fù)寫(xiě)紙D電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠放電針和墨粉紙盤(pán)答案AB解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交流電，電火花計(jì)時(shí)器使用220 V的交流電，A對(duì)；兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率都由交流電源的頻率決定，B對(duì)；電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠放電針和墨粉紙盤(pán)，C錯(cuò)；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠振針和復(fù)寫(xiě)紙，D錯(cuò)2通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶上的點(diǎn)不均勻，下列判斷正確的是()A點(diǎn)密集的地方物體運(yùn)動(dòng)的速度比較大B點(diǎn)密集的地方物體運(yùn)動(dòng)的速度比較小C點(diǎn)不均勻說(shuō)明物體在相等時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移不相等D點(diǎn)不均勻說(shuō)明打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有故障答案BC解析紙帶上每相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間都相等，所以點(diǎn)密集的地方，紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的

13、時(shí)間長(zhǎng)，所以物體運(yùn)動(dòng)的速度比較小，故A錯(cuò)，B對(duì)點(diǎn)不均勻說(shuō)明物體在相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移不相等，故C對(duì)，D錯(cuò)3根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶()A能準(zhǔn)確地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度B只能粗略地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度C能準(zhǔn)確地求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度D可以任意地利用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度答案BC解析打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間研究紙帶上的點(diǎn)之間的間隔，就可以了解運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移應(yīng)用能準(zhǔn)確地求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度當(dāng)t取的比較小時(shí)，這個(gè)平均速度可粗略代表紙帶經(jīng)過(guò)其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度4在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一張打點(diǎn)清晰的紙帶如圖1所示，要求測(cè)出D點(diǎn)的瞬時(shí)速度本實(shí)驗(yàn)采用包含D點(diǎn)在內(nèi)的一

14、段間隔中的平均速度來(lái)粗略地代表D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是()圖1A.vD，t10.14 sB.vD，t20.06 sC.vD，t30.1 sD.vD，t40.04 s答案D解析求D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是包含該點(diǎn)與該點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)之間的平均速度C錯(cuò)在時(shí)間間隔上，CE間的時(shí)間間隔應(yīng)為0.04 s.5在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車(chē)在重物牽引下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)有如下操作步驟，其中錯(cuò)誤的步驟是 ，有遺漏內(nèi)容的步驟是 A拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，松開(kāi)紙帶后再接通電源B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒(méi)有滑輪的一端，并接好電路C把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼D取下紙帶

15、E放手，使小車(chē)在平板上運(yùn)動(dòng)F將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后合理的序號(hào)排列為 答案ADBFCAED解析合理的步驟如下：B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒(méi)有滑輪的一端，并接好電路F將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔C把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼A拉住紙帶，將小車(chē)移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源E放手，使小車(chē)在平板上運(yùn)動(dòng)D斷開(kāi)電源，取下紙帶6電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用 電源的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作的電壓是 ，電火花計(jì)時(shí)器工作的電壓是 當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí)，每隔 打一個(gè)點(diǎn)如圖2所示為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，圖

16、中相鄰的點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50 Hz的交流電源，則ae段的平均速度為 m/s，d點(diǎn)的瞬時(shí)速度約為 m/s.圖2答案交流6 V以下220 V0.02 s2.193.28解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是6 V以下，電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V當(dāng)電源的頻率是50 Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02 s當(dāng)每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)0.1 s，故ae段的平均速度為v m/s2.19 m/s，d點(diǎn)的瞬時(shí)速度最接近c(diǎn)e段的平均速度，故vd m/s3.28 m/s.7用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地

17、測(cè)量物體的瞬時(shí)速度如圖3所示，滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)，配套的數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器記錄了遮光板通過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為t10.29 s，通過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為t20.11 s，已知遮光板的寬度為3.0 cm，滑塊通過(guò)第一個(gè)光電門(mén)和第二個(gè)光電門(mén)的速度大小分別為 、 .圖3答案0.10 m/s0.27 m/s解析由于滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)遮光板的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度可用遮光板擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示經(jīng)過(guò)第一個(gè)光電門(mén)的速度v1 m/s0.10 m/s，經(jīng)過(guò)第二個(gè)光電門(mén)的速度v2 m/s0.27 m/s.8如圖4所示，甲、乙兩位同學(xué)分別對(duì)同一條紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，甲同學(xué)采取的方法是用刻度尺先測(cè)出A、B間距離為x1，再分別測(cè)出B、C間距離x2，C、D間距離x3，D、E間距離x4，再代入公式求解而乙同學(xué)只把刻度尺零刻度線對(duì)齊A點(diǎn)，依次讀出B、C、D、E 4點(diǎn)的刻度值x1、x2、x3、x4.通過(guò)計(jì)算的方法求出A、B間距離為x1，B、C間距離為x2x1，C、D間距離為x3x2，D、E間距離為x4x3，再代入公式求解，你認(rèn)為哪位同學(xué)的測(cè)量方法更好一些，誤差更小一些？圖4答案乙同學(xué)解析甲同學(xué)測(cè)量過(guò)程多次移動(dòng)刻度尺的零刻度線，每移動(dòng)一次讀一次數(shù)而乙同學(xué)則只對(duì)準(zhǔn)一次