高中物理人教版第一章運動的描述4實驗用打點計時器測速度 優(yōu)秀

實驗：用打點計時器測速度【目標導航】1．學會使用打點計時器，能根據(jù)紙帶研究物體的運動情況。2．能根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度。3．能夠根據(jù)紙帶粗略測量物體的瞬時速度。4．了解誤差和有效數(shù)字。【導學重點】1．學會使用打點計時器．2．能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度．3．會用描點法描繪物體的速度一時間圖象，并從中獲取物理信息．【導學難點】處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力．【過程引領(lǐng)】把紙帶跟運動的物體連在一起,研究物體的運動情況【自主探究】1、儀器構(gòu)造（1）下圖為電磁打點計時器的構(gòu)造圖，圖中標出了幾個主要部件的代號，它們的名稱分別是：1、2、3、4、5、6、7、8、9、（2）右為電火花計時器的構(gòu)造圖2．儀器原理電磁打點計時器靠電磁感應帶動探針振動通過復寫紙打點;它使用電源，由學生電源供電，工作電壓在以下，當電源的頻率是50Hz時，它每隔打一個點，通電前把紙帶穿過，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶的上面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，便振動起來，帶動其上的上下振動。這時，如果紙帶運動，振針就通過復寫紙片在紙帶上留下一行小點，如果把紙帶跟運動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運動，紙帶上各點之間的距離就表示相應時間間隔中物體的;電火花計時器靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點,這種計時器工作時，紙帶運動受到的阻力比較，實驗誤差也就比較。3．偶然誤差是指由因素造成的，用的方法可以減小偶然誤差。系統(tǒng)誤差是由、造成的，特點是多次重復測量的結(jié)果總是真實值，呈現(xiàn)單一傾向,相對誤差等于,有效數(shù)字是指帶有一位的近似數(shù)字?！咀灾魇崂怼浚禾骄恐杏龅降膯栴}想問同學的？探究中遇到的問題想問老師的?【名師導學】：【基礎(chǔ)訓練題】在使用打點計時器前應檢查（）A、所用電源是否符合要求B、紙帶是否平整C、打點周期的等時性是否良好D、復寫紙安裝是否正確編者意圖展示：本題重點考查打點計時器的使用【解析】（1）還應檢查振針的高度是否適當，固定振動片的螺絲是否松動，如果有上述現(xiàn)象會出現(xiàn)漏點、雙點、等時性不良情況。（2）如果經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)打點計時器有問題，不要自己調(diào)整，應請實驗老師調(diào)整，（3）一個性能良好的打點計時器的振動片的固有頻率和所使用交流電頻率相等，這樣使振動片共振，振幅較大，打點清晰，等時性好，而振動片的固有頻率與振動片的長度及材料的彈性系數(shù)有關(guān)，可以通過調(diào)節(jié)振動片的長度來調(diào)整它的固有頻率，改變振動片的長度，觀察振動片的振幅，把振動片長度固定在振幅最大位置。本題選A、B、C、D【基礎(chǔ)訓練題】打在紙帶上的點，記錄了紙帶的運動時間．如果把紙帶和運動的物體連接在一起，紙帶上的（a（a）（b）（c）（d）編者意圖展示：本題重點考查如何利用紙帶判斷物體的運動情況【解析】(a)，(b)的各點分布較為均勻，是勻速運動，但從點子的疏密程度來看，(b)上的點子較稀疏，所反映的物體運動較快，速度較大．(c)表示物體運動得越來越快，速度在增大，(d)表示物體運動得越來越慢，速度在減?。灸芰μ嵘}】某次實驗用打點計時器交流電的頻率為50Hz，紙帶的記錄如圖所示,圖中O點為紙帶的第一個點，接下來的前幾個點模糊,因此從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點,推測紙帶的運動是加速還是減速？在打出A、F這兩點的時間間隔中，紙帶運動的平均速度是多大？B點的瞬時速度為多大？OOABCDEFG單位:cm編者意圖展示：本題重點考查如何利用紙帶求解一段時間內(nèi)平均速度或某一時刻瞬時速度的方法【解析】從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點，計數(shù)點間只有5個間隔，則計數(shù)點間運動的總時間為t=×5s=，每隔紙帶運動的位移分別是2.15cm、2.89cm、3.74cm、4.32cm、5.15cm，說明紙帶作加速運動．A、F間紙帶運動的平均速度為B點的瞬時速度可以用AC、AD、AE或AF段的平均速度表示，其中AC段的平均速度最接近B點瞬時速度．【能力提升題】：某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個測量點．其相鄰兩點間的距離如下圖所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為.(1)若用勻變速直線運動中某段時間中點的速度代替該過程中的平均速度.試根據(jù)紙帶上各個測量點間的距離，每隔測一次速度，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表(要求保留三位有效數(shù)字)瞬間速度vBvCvDvEvF數(shù)值/(m·s－1)(2)以A點為計時起點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在下圖所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時變化的關(guān)系圖線．編者意圖展示：本題重點考查探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,如何利用紙帶求解一段時間內(nèi)平均速度或某一時刻瞬時速度的方法【解析】(1)每兩個相鄰計數(shù)點之間還有四個點未畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=．根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度可求出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度大小分別是0.400m/s;0.479m/s;0.560m/s;0.640m/s;0.721m/s(2)瞬時速度隨時變化的關(guān)系圖線如右圖【高手支招】：一．利用紙帶判斷物體的運動情況1.點跡密集的地方表示紙帶運動的速度小，點稀疏的地方表示速度大。2.若點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運動，若點與點間距越來越大，則物體做加速運動，反之做減速運動.二．平均速度和瞬時速度的計算1.平均速度：兩點間平均速v＝eq\f(Δx,Δt)，這里Δx可以用直尺測量出兩點間的距離，Δt為兩點間的時間隔數(shù)與兩點間時間間隔的乘積;2.瞬時速度：用包含某點在內(nèi)的一段時間內(nèi)的平均建度粗略表示該點的瞬時速度三．實驗：用打點計時器測速度注意事項1.開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。2.先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。3.要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。4.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大?！就窖菥殹浚阂唬x擇題1．關(guān)于打點計時器的使用，下列說法中正確的是()A．打點計時器應用低壓交流電源，交流電頻率必須為50HzB．紙帶必須穿過限位孔，并注意把紙帶壓在復寫紙的上面C．要先通電，后釋放紙帶，紙帶通過后立即切斷電源D．為減小摩擦，每次釋放紙帶前應先將紙帶理順2．關(guān)于打點計時器在紙帶上打出的點痕，下列說法中正確的是()A．點痕記錄了物體運動的時間和速度的大小B．點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C．點在紙帶上的分布情況反映了物體的運動情況D．根據(jù)紙帶上的點痕可以知道任一時刻運動物體的瞬時速度3．某同學在使用電磁打點計時器時，紙帶上點不是圓點而是一些短線，這可能的原因是()A．接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)C．電源頻率不穩(wěn)D．打點針壓得過緊4．電磁打點計時器的打點周期取決于（）A．交流電壓的高低B．交流電的頻率C．永久磁鐵的磁性強弱D．振針與復寫紙間的距離5．在使用打點計時器時（）A、每打完一列點子就要切斷電源,防止線圈過熱而損壞B、不要移動圓形復寫紙片的位置,以充分利用復寫紙的各個部位，可保證打點清晰C、紙帶一定要從兩限位孔穿過，并且壓在復寫紙的下面D、側(cè)向移動限位孔位置，在一條紙帶上可以打出兩列點，提高紙帶的利用率6．某同學用手水平地拉動紙帶，通過打點計時器后紙帶上打下一系列點，他要根據(jù)這一系列點，計算紙帶運動的平均速度及判斷紙帶是否做勻速直線運動，則下列操作中正確的是()A．首先要查清共有多少個點B．首先從第一個能看清的點數(shù)起，查清共有多少個點C．分別測量出每兩個相鄰清晰點間的距離，然后相加，把相加的結(jié)果作為所有能看清點間的總長度，用來計算平均速度D．分別測量出每兩個相鄰清晰點間的距離，用來計算各段的平均速度，判斷是是否是勻速運動7．運動小車拉動的紙帶通過打點計時器后，在紙帶上留下的點子中有5個連續(xù)清晰的點，測出5個點間的距離為20cm，則（）A、小車運動的平均速度為2.00m/sB、小車運動的平均速度為2.50m/sC、小車運動的平均速度為200m/sD、小車運動的平均速度為250m/s8.電磁打點計時器、平板、小車等器材做研究勻變速直線運動的實驗，下圖是學生即將釋放小車之前的裝置圖．該裝置圖中有3處明顯錯誤，它們是：__________________________________；__________________________________；__________________________________；9.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線跟“0”計數(shù)點對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離填入下列表格中．以小車在某段時間內(nèi)的平均速度表示這段時間中間時刻的瞬時速度計算小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度公式為v2=________（以d1、d2及相鄰計數(shù)點間時間T來表示）代入得v2=____m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）10.在做《研究勻變速直線運動》的實驗中，打點計時器采用的是（選“交流”或“直流”）電源；實驗中得到一條紙帶如圖所示0、1、2、3、4、5、6為實驗中所取的計數(shù)點，兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，那么相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為s；打印計數(shù)點2、6這段時間時紙