有關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器創(chuàng)新題型的解題指導(dǎo)

1、有關(guān)打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器創(chuàng)新題題型的解題題指導(dǎo)打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器作為為一個(gè)重重要的實(shí)實(shí)驗(yàn)工具具，在高高中物理理學(xué)習(xí)過(guò)過(guò)程中和和高考中中都占有有重要的的地位。如果以以實(shí)驗(yàn)得得到的一一條紙帶帶作為研研究動(dòng)力力學(xué)的“根”，那么么，通過(guò)過(guò)一條紙紙帶可以以解讀各各類(lèi)直線(xiàn)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)運(yùn)動(dòng)定律律、動(dòng)量量、機(jī)械械能守恒恒定律、動(dòng)能定定理等動(dòng)動(dòng)力學(xué)的的問(wèn)題。在近年年高考中中出現(xiàn)了了許多涉涉及到打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的創(chuàng)創(chuàng)新題型型，隨著著近年新新課程改改革和深深入，在在未來(lái)高高考命題題中會(huì)有有更多的的有關(guān)打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的創(chuàng)創(chuàng)新型命命題出現(xiàn)現(xiàn)。關(guān)注考查查打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器實(shí)實(shí)驗(yàn)步驟驟的創(chuàng)新新題型圖1【例1】（20002年年廣東）一個(gè)有有一

2、定厚厚度的圓圓盤(pán)，可可以繞通通過(guò)中心心垂直于于盤(pán)面的的水平軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)。用下面面的方法法測(cè)量它它勻速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角角速度。實(shí)驗(yàn)器材材：電磁磁打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器，米尺，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙紙片。實(shí)驗(yàn)步驟驟：如圖1所所示，將將電磁打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器固定定在桌面面上，將將紙帶的的一端穿穿過(guò)打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器的限位位孔后，固定在在待測(cè)圓圓盤(pán)的側(cè)側(cè)面上，使得圓圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，紙紙帶可以以卷在圓圓盤(pán)側(cè)面面上。啟動(dòng)控制制裝置使使圓盤(pán)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同同時(shí)接通通電源，打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器開(kāi)開(kāi)始打點(diǎn)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)一段段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)和打打點(diǎn)，取取下紙帶帶，進(jìn)行行測(cè)量。由已知知量和測(cè)測(cè)得量表表示的角角速度的的表達(dá)式式為=式中各量量的意義義是：0 1 2 3 4 5

3、 6 7 8 9 10 11圖2單位：cm某次實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得得圓盤(pán)半半徑r =5.5010-22m，得到到的紙帶帶的一段段如圖22所示。求得角角速度為為:.解析（1）設(shè)圓盤(pán)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角角速度為為，圓盤(pán)盤(pán)的半徑徑為r。則圓盤(pán)盤(pán)邊緣處處的線(xiàn)速速度跟紙紙帶水平平前進(jìn)的的速度是是相等的的。而紙紙帶前進(jìn)進(jìn)的速度度可以利利用紙帶帶上打下下點(diǎn)的情情況求出出，由可得 T為電電磁打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器打點(diǎn)的的時(shí)間間間隔，rr為圓盤(pán)盤(pán)的半徑徑，x1、x2是紙帶帶上選定定的兩點(diǎn)點(diǎn)分別對(duì)對(duì)應(yīng)的米米尺上的的刻度值值，n為選定定的兩點(diǎn)點(diǎn)間的打打點(diǎn)數(shù)（含兩點(diǎn)點(diǎn)）。（2）66.8rrad/s點(diǎn)評(píng)利用打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器求轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)的角角速度，

4、這是本本題的創(chuàng)創(chuàng)新之處處，轉(zhuǎn)盤(pán)盤(pán)邊緣的的線(xiàn)速度度與紙帶帶的線(xiàn)速速度相等等是解決決本題的的關(guān)鍵。此題的的實(shí)驗(yàn)器器材、和和實(shí)驗(yàn)步步驟是不不需要考考生判斷斷是否正正確的信信息，對(duì)對(duì)于此類(lèi)類(lèi)常規(guī)試試題略加加變化的的創(chuàng)新題題型，能能否有效效排除干干擾信息息，直指指問(wèn)題關(guān)關(guān)鍵是高高考考查查能力的的一種全全新命題題方式?！纠?】在“驗(yàn)證牛牛頓第二二定律”的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中，下下面是按按實(shí)驗(yàn)要要求裝置置好器材材后，進(jìn)進(jìn)行的實(shí)實(shí)驗(yàn)性步步驟：用天平測(cè)測(cè)出小車(chē)車(chē)和小桶桶的質(zhì)量量。備用用砝碼，使小車(chē)車(chē)與砝碼碼的總質(zhì)質(zhì)量遠(yuǎn)大大于小桶桶與砂子子的總質(zhì)質(zhì)量。掛上小桶桶，放進(jìn)進(jìn)砂子，接通打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電電源、放放開(kāi)小車(chē)車(chē)，在紙紙帶

5、上打打下一系系列的點(diǎn)點(diǎn)。保持小車(chē)車(chē)的質(zhì)量量不變，改變砂砂桶里砂砂子的質(zhì)質(zhì)量，測(cè)測(cè)出加速速度，重重復(fù)幾次次。保持砂桶桶里砂子子質(zhì)量不不變，在在小車(chē)?yán)锢锛禹来a碼，測(cè)出出加速度度，重復(fù)復(fù)幾次。根據(jù)測(cè)量量數(shù)據(jù)，分別畫(huà)畫(huà)出a-F和aa-1/m的圖圖線(xiàn)。上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中，漏漏掉一個(gè)個(gè)重要實(shí)實(shí)驗(yàn)步驟驟是。根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中測(cè)得得的數(shù)據(jù)據(jù)做出a-F圖線(xiàn)線(xiàn)，若做做出的aa-F圖圖線(xiàn)如圖圖3所示示，這是是由造成成的；若若做出的的a-FF圖線(xiàn)如如圖3所所示，這這是由造造成的。aOF圖4aOF圖3解析（1）平衡摩摩擦力，將長(zhǎng)木木板不帶帶滑輪一一端墊一一小木板板，移動(dòng)動(dòng)小木板板，使小小車(chē)在長(zhǎng)長(zhǎng)板上勻勻速直線(xiàn)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（2）平衡摩摩

6、擦力時(shí)時(shí)木板傾傾角過(guò)大大，小車(chē)車(chē)重力沿沿斜面的的分力大大于小車(chē)車(chē)所受摩摩擦力；實(shí)際的的外力比比小桶和和砂子的的質(zhì)量小小。點(diǎn)評(píng)本題考考查實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步驟是是常規(guī)題題，對(duì)圖圖象的判判斷是本本題的創(chuàng)創(chuàng)新之處處，由此此可以變變化出許許多新的的題型，關(guān)鍵是是同學(xué)在在學(xué)習(xí)過(guò)過(guò)程中善善于歸納納和總結(jié)結(jié)。二、關(guān)注注類(lèi)似于于打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器新新器材的的命題圖5【例3】如圖5甲所示示，用包包有白紙紙的質(zhì)量量為1.00kkg的圓圓柱棒替替代紙帶帶和重物物，蘸有有顏料的的毛筆固固定在電電動(dòng)機(jī)上上并隨之之轉(zhuǎn)動(dòng)，使之替替代打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器。當(dāng)燒燒斷懸掛掛圓柱棒棒的線(xiàn)后后，圓柱柱棒豎直直自由下下落，毛毛筆就在在圓柱棒棒面上的的紙上畫(huà)畫(huà)

7、出記號(hào)號(hào)，如圖圖5乙所示示，設(shè)毛毛筆接觸觸棒時(shí)不不影響棒棒的運(yùn)動(dòng)動(dòng)。測(cè)得得記號(hào)之之間的距距離依次次為266.0mmm、42.0mmm、58.0mmm、74.0mmm、90.0mmm、1066.0mmm，已已知電動(dòng)動(dòng)機(jī)銘牌牌上標(biāo)有有“14440r/minn”字樣，由此驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械械能守衡衡。根據(jù)據(jù)以上內(nèi)內(nèi)容?；鼗卮鹣铝辛袉?wèn)題（計(jì)算結(jié)結(jié)果保留留三位有有效數(shù)字字）：（1）毛毛筆畫(huà)相相鄰兩條條線(xiàn)的時(shí)時(shí)間間隔隔T= ss，圖乙乙中的圓圓柱棒的的端是懸懸掛端（填左或或右）。（2）根根據(jù)乙所所給的數(shù)數(shù)據(jù)，可可知毛筆筆畫(huà)下記記號(hào)C時(shí)，圓圓柱棒下下落的速速度vc=m/ss；畫(huà)下下記號(hào)DD時(shí)，圓圓柱棒下下落的速速度

8、vD=m/ss；記號(hào)號(hào)C、D之間棒棒的動(dòng)能能的變化化量為JJ，重力力勢(shì)能的的變化量量為J（g=9.88m/ss2）。由由此可得得出的結(jié)結(jié)論是。解析（1）由于圓柱柱棒下降降是做勻勻加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，所所以速度度不斷增增大，則則懸掛點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)在左左端。（2）得CD間動(dòng)動(dòng)能的變變化CD間重重力勢(shì)能能的變化化在誤差允允許的范范圍內(nèi)，圓柱棒棒的機(jī)械械能是守守恒的。點(diǎn)評(píng)本題考查查學(xué)生對(duì)對(duì)紙帶處處理一般般的方法和對(duì)實(shí)際際問(wèn)題的的處理能能力，把把打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器和和紙帶變變成電機(jī)機(jī)、毛筆筆和長(zhǎng)木木板是本本題的創(chuàng)創(chuàng)新之處處，由此此可引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生在在實(shí)際生生活中尋尋求更多多的類(lèi)似似“打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器”。【例4】科技館館中有一一個(gè)展品

9、品，如圖圖6所示。在較暗暗處有一一個(gè)不斷斷均勻滴滴水的龍龍頭。在在一種特特殊的燈燈光照射射下，可可觀察到到一個(gè)個(gè)個(gè)下落的的水滴。緩緩調(diào)調(diào)節(jié)水滴滴下落的的時(shí)間間間隔到適適當(dāng)情況況?？煽纯吹揭环N種奇特的的現(xiàn)象，水滴似似乎不再再往下落落，而是是固定在在圖中AA、B、C、DD四個(gè)位位置不動(dòng)動(dòng)，一般般要出現(xiàn)現(xiàn)這種現(xiàn)現(xiàn)象，照照明光應(yīng)應(yīng)該滿(mǎn)足足（g=10mm/s2） ( )A普通通光即可可 0104090ABCD(單位:cm)圖6光源B.間隙隙發(fā)光，間隔時(shí)時(shí)間為11.4ssC間隙隙發(fā)光，間隙時(shí)時(shí)間為00.144s D.間隙隙發(fā)光，間隙時(shí)時(shí)間為00.2ss解析：水水滴做自自由落體體運(yùn)動(dòng)，由圖66可知xAB=1

10、0ccm,xxBC=(40-10)cm=30ccm,XCD=(900-400)cmm=500cm,xBCC-xABB=xCDD-xBCC=20ccm,所以水滴滴從A到到B與從從B到CC及C到到D的時(shí)時(shí)間相等等，設(shè)為為T(mén)。只只要光源源的發(fā)光光時(shí)間間間隔為T(mén)T，我們們就能看看到題中中所說(shuō)的的奇特的的現(xiàn)象。由得答案：CC點(diǎn)評(píng)本題又又給我們們提供了了一個(gè)全全新的打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器，由由此類(lèi)打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器可以以想到用用頻閃儀儀照小球球下落的的實(shí)驗(yàn)、滴水法法測(cè)重力力加速度度、用數(shù)數(shù)碼相機(jī)機(jī)連拍功功能拍的的勻變速速運(yùn)動(dòng)物物體、雷雷達(dá)測(cè)速速儀、氣氣墊導(dǎo)軌軌上用光光電門(mén)測(cè)測(cè)速等類(lèi)類(lèi)似的實(shí)實(shí)驗(yàn)，這這樣打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器的

11、家族族就擴(kuò)大大了許多多，在高高考中命命題也就就不在局局限于實(shí)實(shí)驗(yàn)題了了，可以以是選擇擇是、計(jì)計(jì)算題、探究題題、也可以以讓學(xué)生生進(jìn)行一一下創(chuàng)新新實(shí)驗(yàn)的的設(shè)計(jì)等等。因此此，同時(shí)時(shí)要注意意相關(guān)能能力的培培養(yǎng)和提提高，這這對(duì)提高高高考應(yīng)應(yīng)試能力力有很大大幫助。三、關(guān)注注新型實(shí)實(shí)驗(yàn)器材材中“紙帶”類(lèi)問(wèn)題題的處理理【例5】某人在在醫(yī)院做做了一次次心電圖圖，結(jié)果果如圖所所示。如如果心電電圖儀卷卷動(dòng)紙帶帶的速度度為1.5 mm/miin ，圖中方方格紙每每小格長(zhǎng)長(zhǎng) 1 mm ，則此此人的心心率為（ ）1070203040506080圖7A.800次/ minn BB.700次/ minn C.60次次/ mm

12、in D.50次次/ mmin 解析由心電電圖可知知，出現(xiàn)現(xiàn)兩個(gè)波峰峰之間的的距離相相等，所所用的時(shí)時(shí)間為b000顯示屏光電門(mén)光電計(jì)時(shí)器圖8a則此人每每分鐘心心跳次數(shù)數(shù)為答案：CC點(diǎn)評(píng)此題的的創(chuàng)新之之處在于于把心電電圖引入入到試題題之中，從生活活中提取取信息，用物理理學(xué)的原原理進(jìn)行行解讀，這正是是新課標(biāo)標(biāo)理念下下對(duì)物理理學(xué)習(xí)提提出新的的要求，創(chuàng)新產(chǎn)產(chǎn)生與平平時(shí)對(duì)生生活的觀觀察與思思考，這這正是本本題給我我們的啟啟迪?！纠?】光電計(jì)計(jì)時(shí)器是是一種研研究物體體運(yùn)動(dòng)情情況的常常用計(jì)時(shí)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖88所示，a、b分別是是光電門(mén)門(mén)的激光光發(fā)射和和接收裝裝置，當(dāng)當(dāng)有物體體從a、b間通過(guò)過(guò)時(shí)，光光電

13、計(jì)時(shí)時(shí)器就可可以顯示示物體的的擋光時(shí)時(shí)間。圖10圖912l利用如圖圖9所示裝裝置測(cè)量量滑塊與與長(zhǎng)1mm左右的的木板間間動(dòng)摩擦擦因數(shù)及及被壓縮縮彈簧的的彈性勢(shì)勢(shì)能，圖圖中木板板固定在在水平面面上，木木板的左左壁固定定有一個(gè)個(gè)處于鎖鎖定狀態(tài)態(tài)的壓縮縮輕彈簧簧（彈簧簧長(zhǎng)度與與木板相相比可忽忽略），彈簧右右端與滑滑塊接觸觸，1和2是固定定在木板板上適當(dāng)當(dāng)位置的的兩個(gè)光光電門(mén)，與之連連接的兩兩個(gè)光電電計(jì)時(shí)器器沒(méi)有畫(huà)畫(huà)出。現(xiàn)現(xiàn)使彈簧簧解除鎖鎖定，滑滑塊獲得得一定的的初速度度后，水水平向右右運(yùn)動(dòng)，光電門(mén)門(mén)1、2各自連連接的計(jì)計(jì)時(shí)器顯顯示的擋擋光時(shí)間間分別為為2.0010-22s和5.0010-22s，用游游

14、標(biāo)卡尺尺測(cè)量小小滑塊的的寬度dd，卡尺尺示數(shù)如如圖100所示.（1）讀讀出滑塊塊的寬度度d=cm.（2）滑滑塊通過(guò)過(guò)光電門(mén)門(mén)1的速度度v1=m/ss；滑動(dòng)動(dòng)通過(guò)光光電門(mén)22的速度度v2=m/ss；（3）若若用米尺尺測(cè)量出出兩個(gè)光光電門(mén)之之間的距距離為ll，已知知當(dāng)?shù)氐牡闹亓蛹铀贋間g，則滑滑塊與木木板動(dòng)摩摩擦因數(shù)數(shù)表達(dá)式式為（各各量均用用字母表表示）。（4）若若用米尺尺測(cè)量出出滑塊初初始位置置到光電電門(mén)2的距離離為S，為測(cè)測(cè)量被壓壓縮彈簧簧的彈性性勢(shì)能，還需測(cè)測(cè)量的物物理量是是（說(shuō)明明其含義義，并指指明代表表物理量量的字母母），被被壓縮彈彈簧的彈彈性勢(shì)能能可表示示為（各各量均用用字母表表示）

15、。解析（1）游標(biāo)卡卡尺的讀讀數(shù)為55.500cm（2）滑滑塊通過(guò)過(guò)第一個(gè)個(gè)光電門(mén)門(mén)的平均均速度滑塊通過(guò)過(guò)第二個(gè)個(gè)光電門(mén)門(mén)的平均均速度（3）對(duì)對(duì)于滑塊塊由牛頓頓第二定定律得由運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)關(guān)系得得還需測(cè)量量的物理理量是滑滑塊的質(zhì)質(zhì)量m，根據(jù)功功能原理理，彈簧壓壓縮最短短時(shí)的彈彈性勢(shì)能能Ep全部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為滑滑塊的動(dòng)動(dòng)能和克克服摩擦擦力做功功，滑塊塊由初始始位置到到光電門(mén)門(mén)2位置置時(shí)有 點(diǎn)評(píng)評(píng)本題題敘述過(guò)過(guò)程較復(fù)雜，是近年年高考中中經(jīng)常出出現(xiàn)信息息題的一一種，如如何學(xué)會(huì)會(huì)正確閱閱讀信息息題這是是近年高高考命題題者常思思考的一一個(gè)重要要問(wèn)題，專(zhuān)家們們想通過(guò)過(guò)這類(lèi)命命題來(lái)引引導(dǎo)學(xué)生生提高閱閱讀和理理解能力力，學(xué)

16、會(huì)會(huì)化繁為為簡(jiǎn)，這這也是提提高創(chuàng)新新能力的的重要途途徑之一一。P1n1甲p2n2乙圖11【例7】雷達(dá)是是利用電電磁波來(lái)來(lái)測(cè)定物物體的位位置和速速度的設(shè)設(shè)備，它它可以向向一定方方向發(fā)射射不連續(xù)續(xù)的尖形形電磁波波，當(dāng)遇遇到障礙礙物時(shí)，在熒光光屏上會(huì)會(huì)接收到到一個(gè)尖尖形波。某型號(hào)號(hào)防空雷雷達(dá)某時(shí)時(shí)刻發(fā)射射一個(gè)雷雷達(dá)波pp1,在雷雷達(dá)監(jiān)視視屏上接接收到的的雷達(dá)波波形如圖圖11甲甲n1所示，30ss后在同同方向上上顯示的的發(fā)射波波p2和接收收波形nn2如圖55乙所示示。已知知雷達(dá)監(jiān)監(jiān)視屏上上相鄰刻刻線(xiàn)間表表示時(shí)間間間隔為為10-4s，電磁波波在空氣氣中傳播播的速度度為3108m/s，則被監(jiān)監(jiān)視的目目標(biāo)的

17、速速度最接接近（ ）A12200mm/s BB.9000m/s C.5500mm/s D.3300mm/s解析電磁波波p1與障礙礙物的距距離電磁波pp2與障礙礙物的距距離被監(jiān)視的的目標(biāo)的的速度點(diǎn)評(píng)把雷達(dá)達(dá)接收到到的尖端端電磁波波看作是打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器打到到紙帶上上的點(diǎn)，然后根根據(jù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)學(xué)規(guī)律律進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)處理理，看來(lái)來(lái)學(xué)習(xí)物物理只要要掌握了了基本方方法，很很多問(wèn)題題都很好好解決的的。這就就向我們們學(xué)走路路一樣，只要會(huì)會(huì)邁步，那么轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎、上下下坡照走走就是了了，學(xué)物物理道理理也是如如此?！纠?】（2000年上上海）兩兩木塊自自左向右右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高高速攝影影機(jī)在同同一底片片上多次次曝光，記錄下下木塊每

18、每次日光光時(shí)的位位置，如如圖122所示，連續(xù)兩兩次曝光光的時(shí)間間間隔是是相等的的，由圖圖可知（ ）A在時(shí)時(shí)刻t22以及時(shí)時(shí)刻t55兩木塊塊速度相相同B在時(shí)時(shí)刻t11兩木塊塊速度相相同C在時(shí)時(shí)刻t33和時(shí)刻刻t4之間某某瞬間兩兩木塊速速度相同同D在時(shí)時(shí)刻t44和時(shí)刻刻t5之間某某瞬間兩兩木塊速速度相同同t2t2t1t1t3t3t4t4t5t5t7t7t6t6圖12解析由圖112看出出：上邊邊那個(gè)物物體相鄰鄰相等時(shí)時(shí)間內(nèi)的的位移之之差為恒恒量，可可以判定定其做勻勻加速直直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)；下邊邊那個(gè)物物體明顯顯地做勻勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)。由于于時(shí)刻tt2及時(shí)刻刻t5兩物體體位置相相同，這這表明這這段時(shí)間間內(nèi)它們們的位移移相同，因此其其中間時(shí)時(shí)刻的即即時(shí)速度度相等，這個(gè)中中間時(shí)刻刻顯然在在t3、t4之間，因此本本題選CC。答案：CC 點(diǎn)評(píng)此題的的底片又又成了我我們研究究問(wèn)題的的一條紙紙帶，看看來(lái)如果果抓住了了紙帶這這個(gè)根，然后認(rèn)認(rèn)真觀察察、認(rèn)真真思考，很多動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)問(wèn)題都可可以歸類(lèi)類(lèi)到與一一條小小小紙帶相相關(guān)的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單問(wèn)題題，如果果把紙帶帶看作動(dòng)力力學(xué)的一一個(gè)根，那完全全可以從從這個(gè)打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器和紙紙帶這個(gè)個(gè)“根”找到根根深