人教課標實驗版-必修一-第一章運動的描述-4.實驗用打點計時器測速度全國公開課一等獎

《實驗：用打點計時器測速度》同步練習課堂預習（10分鐘，10分）1．關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．使用打點計時器時要先接通電源，后釋放紙帶D．打點結束后應立即切斷電源【答案】CD【解析】打點計時器應用交流電源，但交流電源的頻率不一定是50Hz，選項A錯誤；紙帶應在復寫紙的下面，選項B錯誤；使用打點計時器時一定要先接通電源，后釋放紙帶，這樣做的好處在于能夠在紙帶上打上足夠多的點，充分利用紙帶，便于分析，選項C正確；打點計時器只能連續(xù)工作很短時間，因此打點之后要立即關閉電源，選項D正確．2．手拖動紙帶經過打點計時器后，在紙帶上留下的點中有6個連續(xù)清晰的點，測出這6個點的第1點到第6點的距離為18cm，則（）A．手運動的平均速度為0.03m/sB．手運動的平均速度為1.5m/sC．手運動的平均速度為1.8m/sD．手運動的平均速度為180m/s【答案】C【解析】打點計時器每打兩個點的時間間隔為s，計數點1到6有5個間隔，即時間間隔為s，根據公式eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)知，eq\o(v,\s\up6(－))＝1.8m/s.3．在對打點計時器打出的紙帶進行分析時，我們可以從紙帶上直接測量的物理量是（）A．時間間隔B．位移C．平均速度D．位置【答案】B【解析】時間間隔和位置是紙帶上直接記錄的物理量，無需測量，選項AD均錯誤；位移是利用刻度尺直接測量獲得的物理量，選項B正確；平均速度是利用記錄的時間和直接測量的位移，借助公式間接獲得的物理量，選項C錯誤．4．用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定小車速度，某次實驗中得到一條紙帶，如圖所示，從比較清晰的點起，每五個計時點取一個計數點，分別標明0、1、2、3、4…，量得0與1兩點間的距離x1＝30mm,1與2兩點間的距離x2＝34mm,3與4兩點間的距離x3＝48mm，則小車在0與1兩點間的時間間隔為________，小車在0與1兩點間比在1與2兩點間運動的________（“快”或“慢”），小車在0與1兩點間的平均速度為________．【答案】s慢0.3m/s課堂作業(yè)（20分鐘，30分）知識點一電磁打點計時器和電火花計時器1．下列關于打點計時器的說法中正確的是（）A．電磁打點計時器是利用振針上下振動，通過復寫紙在紙帶上留下一行小點B．電火花打點計時器是利用火花放電的原理來工作的C．我國中學實驗室中的打點計時器直接接到實驗臺上的插座上使用，這種打點計時器是電磁打點計時器D．從減小實驗誤差的角度考慮，選電火花打點計時器較電磁打點計時器好【答案】ABD【解析】根據電磁打點計時器和電火花打點計時器的構造知，選項AB正確；電火花打點計時器由于利用的是火花放電的原理來工作的，使用時摩擦較電磁打點計時器的要小，有利于減小實驗誤差，選項D正確；我國使用的是220V交流電，所以直接接到實驗臺上的插座上使用的打點計時器應該是電火花打點計時器，選項C錯誤．2．打點計時器所用的電源是50Hz的交流電，其相鄰點間的時間間隔是T，若紙帶上共打出N個點，這條紙帶上記錄的時間為t，則下列各式正確的是（）A．T＝s，t＝NTB．T＝s，t＝（N－1）TC．T＝s，t＝（N－1）TD．T＝s，t＝NT【答案】C【解析】電源頻率f＝50Hz，則相鄰點間的時間間隔T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,50)s＝s，紙帶上共打出N個點，則有（N－1）個時間間隔，即t＝（N－1）T，C正確．知識點二打點計時器的使用3．接通電源與釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開始運動，這兩項操作的時間順序是（）A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．先接通電源或先釋放紙帶都可以【答案】A【解析】按照操作順序，必須先接通電源，讓計時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶，所以只有A正確．4．某同學用電磁打點計時器做實驗時，在紙帶上留下的不是圓點，而是一條條的短線，出現(xiàn)這種情況的原因是（）A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源頻率不穩(wěn)定C．打點的振針壓得過緊D．打點的振針壓得過松【答案】C【解析】打點計時器錯接在直流電源上，打點計時器不會工作，既不會出現(xiàn)點，也不會出現(xiàn)短線，選項A錯誤；電源頻率不穩(wěn)定影響打點的時間間隔，進而影響點與點間的距離，選項B錯誤；造成這個現(xiàn)象的原因是打點的振針壓得過緊導致振針打完點后，不能快速抬起，從而打出的不是點而是一條條的短線，選項C正確，選項D錯誤．5．以下是練習使用電磁打點計時器的部分實驗步驟，請將有錯誤的操作選擇出來（）A．把打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復寫紙片套在定位軸上，并壓在紙帶下面B．把打點計時器的兩個接線柱分別接上導線，與6V以下低壓交流電源相連C．用手水平地牽動紙帶，然后打開電源開關D．取下紙帶，用刻度尺測量最后一個點與計時起點的距離x0，時間間隔為t，用公式eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x0,t)計算紙帶運動的平均速度【答案】AC【解析】復寫紙應在紙帶上面，A錯誤；電磁打點計時器使用6V以下的交流電，B正確；C項的描述錯誤，應該先通電源后牽動紙帶；D項中是測平均速度的一種方法，正確．6．當紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點跡，下列說法正確的是（）A．點跡記錄了物體運動的時間B．點跡記錄了物體在不同時刻的位置或某段時間內的位移C．點在紙帶上的分布情況反映了物體的形狀D．點在紙帶上的分布情況反映了物體的運動情況【答案】ABD【解析】點跡可以記錄物體的運動時間，相鄰兩點之間的時間間隔為s，只要在紙帶上數出間隔數n，就可以求出運動的時間為n·s，所以A正確；物體的始末位置可以用紙帶上對應的點來表示，可以得出相應時刻的位置，用刻度尺測量始末位置對應點的距離，可以得出物體的位移，所以B正確；紙帶上點跡的疏密程度可以表示相應時間內通過的距離，所以可以表示物體運動的快慢，因此D正確；點跡可以反映物體的運動情況，但是不能反映物體的質量和形狀，因此C錯誤．所以正確的是A、B、D.7．下列實驗過程中正確使用打點計時器的步驟順序是（）①啟動電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點②關掉電源③取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數若干個點，如果數出n個點，這些點劃分出的間隔數是（n－1），由此計算出紙帶從第1個點到第n個點的運動時間④把紙帶裝好⑤了解打點計時器的結構，然后把它固定在桌子上⑥用刻度尺測量出從第1個點到第n個點的距離A．⑤④①②③⑥B．⑤④①③⑥②C．⑤④①⑥③②D．⑤④①②⑥③【答案】A【解析】進行實驗前應充分了解打點計時器的結構和工作原理，并安裝好打點計時器，在接通電源前，要將紙帶裝好，實驗開始時應先接通電源，等打點計時器工作穩(wěn)定后再拉動紙帶，打點結束后，應立即關閉電源以保護打點計時器，將紙帶與打點計時器以及重物（小車）分離后，進行紙帶的處理，故選項A正確．知識點三用打點計時器測量瞬時速度8．下圖所示為同一打點計時器打出的4條紙帶，其中，平均速度最大的是哪一條（）【答案】A【解析】由圖可知四條紙帶所取點跡的總長相差不多，其中紙帶A上點跡最稀疏，即所用時間最短，故其平均速度最大．9．在實驗中，某同學得到一條打點清晰的紙帶，如圖所示，要求測出D點的瞬時速度．本實驗采用包含D點在內的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，已知交流電源的頻率為50Hz，下列幾種方法中最準確的是（）\f(AG,Δt1)＝vD，Δt1＝s\f(BE,Δt2)＝vD，Δt2＝s\f(CE,Δt3)＝vD，Δt3＝s\f(CE,Δt4)＝vD，Δt4＝s【答案】D【解析】求D點的瞬時速度，最準確的應是用包含該點且與該點相鄰的兩點之間的平均速度來表示．又CE間的時間間隔應為s，D正確．10．如圖所示是一條利用打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數點，每相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出，各計數點到0的距離如圖所示．求出打1、2、3、4、5等計數點時的瞬時速度（計算結果保留兩位有效數字）．【解】1點是0、2點間的中間時刻，求出0、2點間的平均速度即可認為是1點的瞬時速度，同理2、3、4、5點的瞬時速度也可求出.0和6兩個點的瞬時速度不便求出，需要注意的是相鄰計數點的時間間隔T＝s．根據eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)得：打1計數點時的瞬時速度為v1＝eq\o(v,\s\up6(－))02＝eq\f(x02,2T)≈0.20m/s，打2計數點時的瞬時速度為v2＝eq\o(v,\s\up6(－))13＝eq\f(x13,2T)＝0.40m/s，打3計數點時的瞬時速度為v3＝eq\o(v,\s\up6(－))24＝eq\f(x24,2T)＝0.61m/s，打4計數點時的瞬時速度為v4＝eq\o(v,\s\up6(－))35＝eq\f(x35,2T)＝0.69m/s，打5計數點時的瞬時速度為v5＝eq\o(v,\s\up6(－))46＝eq\f(x46,2T)＝0.70m/s.知識點四用v－t圖象表示速度11．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個計數點．其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔均為s.（1）試根據紙帶上各個計數點間的距離，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3位有效數字）.vBvCvDvEvF數值（m/s）（2）將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中，并在圖中畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線．【答案】（1）如表所示vBvCvDvEvF數值（m/s）（2）見解析圖【解析】（1）據vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)知B點對應的速度vB＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝0.400m/sC點對應的速度vC＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝0.479m/sD點對應的速度vD＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝0.560m/sE點對應的速度vE＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝0.640m/sF點對應的速度vF＝eq\f(＋×10－2,2×m/s＝0.721m/s（2）將計算出的各點速度描在坐標紙上，并將各點用平滑的線連接起來，如下圖所示．課后作業(yè)時間：45分鐘滿分：80分班級________姓名________分數________一、選擇題1．關于打點計時器的使用說法正確的是（）A．電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源B．在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D．紙帶上打的點越密，說明物體運動的越快【答案】C【解析】打點計時器使用的是交流電源，其中電磁打點計時器的工作電壓是6V以下，電火花計時器的工作電壓是220V．使用的交流電源頻率f越高，打點的時間間隔Δt就越?。ㄒ颚＝1/f）．使用時先接通打點計時器的電源，再讓物體運動．物體運動的越快，紙帶上打的點就越疏．2．在“使用打點計時器測速度”的實驗中，除重物（小車）、紙帶外，還需選用的儀器是（）A．秒表B．刻度尺C．速度計D．交流電源【答案】BD【解析】由打點計時器在紙帶上打下的點的間隔數可知任意兩點間的時間間隔，故不需要秒表，選項A錯誤；再利用刻度尺測出兩點間的距離就可進一步求出平均速度，故不需要速度計而要使用刻度尺，選項B正確，選項C錯誤；打點計時器要使用交流電源工作，選項D正確．3．對于同一電磁打點計時器，下列說法中正確的是（）A．當交流電的頻率增大時，打點時間間隔變小B．當交流電的頻率增大時，打點時間間隔變大C．當紙帶運動速度增大時，打點時間間隔增大D．當紙帶運動速度增大時，打點間隔增大【答案】AD【解析】根據打點周期與交流電的頻率關系T＝eq\f(1,f)知，交流電的頻率增大時，打點周期變小，所以打點時間間隔就變小，選項A正確，選項B錯誤；紙帶運動速度增大，打點間隔也會增大，但打點周期只與交流電源的頻率有關，與紙帶運動速度無關，所以選項C錯誤，選項D正確．4．在利用打點計時器測速度的實驗中，若打點周期為s，下列說法正確的是（）A．先接通電源，后拉動紙帶B．先拉動紙帶，后接通電源C．電火花計時器使用6V以下的交流電源D．連續(xù)n個計時點間的時間為（n－1）×s【答案】AD【解析】使用計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶，A正確，B錯誤；電火花計時器的工作電壓是220V交流電，C錯誤；每相鄰的兩個計時點間的時間間隔為s，連續(xù)n個計時點間有n－1個間隔，故時間為（n－1）×s，D正確．5．如圖所示是一位同學使用打點計時器得到的兩條紙帶，他將兩條紙帶（甲、乙）上下并排放在一起進行比較，在圖中A、B兩點之間，兩條紙帶（甲、乙）運動的時間之比是（）A．1∶1B．2∶1C．1∶2D．無法比較【答案】B【解析】假設打點計時器使用的是頻率為50Hz的交流電源，紙帶上每打出兩個相鄰點所經歷的時間為s，所以紙帶甲、乙上A、B兩點間時間之比為eq\f(t1,t2)＝eq\f×10s,×5s)＝eq\f(2,1)，選項B正確．6．打點計時器是一種記錄物體運動位移和時間信息的儀器，下列有關使用打點計時器的說法中正確的是（）A．不要在未放紙帶時就通電打點，每次打點完畢，應及時切斷電源，切忌長時間通電使用B．每打完一條紙帶要將復寫紙調整一下，確保下一次打點清晰C．若發(fā)現(xiàn)振片振幅不穩(wěn)定，應調節(jié)振片螺母，以使振動穩(wěn)定D．若打出的點帶尾巴或雙點，則是由于打點針太短所造成的，應適當調節(jié)打點針的長度【答案】ABC【解析】若打出的點帶尾巴或雙點，則是由于打點針太長所造成的，應適當調節(jié)打點針的長度．7．手拖動紙帶經過打點計時器后，在紙帶上留下的點中有6個連續(xù)清晰的點，測出這6個點中的第1個點到第6個點的距離為18cm，則（）A．手運動的平均速度為0.03m/sB．手運動的平均速度為1.5m/sC．手運動的平均速度為1.8m/sD．手運動的平均速度為180m/s【答案】C【解析】運動的位移為18cm，記錄了6個清晰的點，因此所用的時間為s，根據eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)計算得eq\o(v,\s\up6(－))＝1.8m/s，選項C正確．8．打點計時器使用交流電源的頻率為50Hz，在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，若交流電的頻率變小了而未被發(fā)現(xiàn)，則測得小車的速度值與真實值比較將（）A．偏大B．偏小C．無影響D．無法判斷【答案】A【解析】打點計時器打點的頻率是由電源的頻率決定的，且打點的頻率等于電源的頻率．當交流電的頻率為50Hz時，打點計時器每隔s打一個點；當交流電頻率低于50Hz時，打點計時器打點的時間間隔將大于s，計算速度時如果仍按s，由v＝eq\f(Δx,Δt)可知，將導致測量出的速度值大于其真實值．9.用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導軌上滑塊的瞬時速度．已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4.0mm，遮光條經過光電門的遮光時間為s．則滑塊經過光電門位置時的速度大小為（）A．0.10m/sB．100m/sC．4.0m/sD．0.40m/s【答案】A【解析】遮光條經過光電門的遮光時間很短，所以可以把遮光條經過光電門的平均速度當作滑塊經過光電門位置時的瞬時速度，即v＝d/t＝0.004m/s＝0.10m/s.10．一打點計時器在紙帶上依次打出A、B、C、D、E、F等一系列的點，測得AB＝11.0mm，AC＝26.5mm，AD＝40.0mm，AE＝48.1mm，AF＝62.5mm.根據測量數據，下列關于物體在AF段運動速度的判斷正確的是（）A．速度不變B．速度越來越大C．速度越來越小D．速度先變大再變小后變大【答案】D【解析】AB＝11.0mm，BC＝AC－AB＝15.5mm，CD＝AD－AC＝13.5mm，DE＝AE－AD＝8.1mm，EF＝AF－AE＝14.4mm，物體在AF段運動速度先變大再變小后變大，選項D正確．二、非選擇題11．用接在50Hz交流電源上的打點計時器，測定小車速度，某次實驗中得到一條紙帶，如圖所示．從比較清晰的點起，每五個計時點記為一個計數點，分別標為0、1、2、3、4、…，測得0與1兩點間的距離為x1＝30.0mm,3與4兩點間的距離為x2＝48.0mm，則小車在0與1兩點間的平均速度為________m/s，在3與4兩點間的平均速度為________m/s.【答案】【解析】每五個計時點記為一個計數點，說明相鄰兩計數點間的時間間隔t＝5T＝s，根據平均速度的公式eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)得，小車在0與1兩點間的平均速度為eq\o(v,\s\up6(－))1＝eq\f(x1,t)＝0.3m/s，在3與4兩點間的平均速度為eq\o(v,\s\up6(－))2＝eq\f(x2,t)＝0.48m/s.12．某學生在用電磁打點計時器做測定小車速度的實驗時，其開始時的裝配圖如圖所示，其中有錯誤與不妥之處，請把它找出來．【解】電磁打點計時器必須接交流電源，而圖上所接為直流電源，顯然是個錯誤；開始時，小車離定滑輪端太近，向前運動的余地太小，致使紙帶上留下的計時點過少，給測量帶來不便，產生較大誤差，即小車離滑輪端太近不妥．13．某同學在一次實驗中，用打點計時器（頻率為50Hz，即每s打一個點）記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在