粵教版必修第一冊第1章第4節(jié)測量直線運(yùn)動物體的瞬時速度課件（43張）

第一章運(yùn)動的描述第四節(jié)測量直線運(yùn)動物體的瞬時速度學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1．了解打點(diǎn)計時器的構(gòu)造及工作原理2．會使用打點(diǎn)計時器和數(shù)字計時器3．能通過紙帶上點(diǎn)的位置關(guān)系分析物體的運(yùn)動1．通過不同儀器了解兩種計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用2．通過學(xué)生自己閱讀教材，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力3．通過對數(shù)據(jù)的處理培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理和分析信息的能力知識導(dǎo)圖課前·自主預(yù)習(xí)1．定義：打點(diǎn)計時器是一種通過在紙帶上打出一系列的點(diǎn)來記錄物體運(yùn)動信息的儀器．2．分類：打點(diǎn)計時器分為________________和______________．打點(diǎn)計時器電磁打點(diǎn)計時器電火花計時器

測量速度2．測量瞬時速度：紙帶上某一位置的瞬時速度，可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移Δs內(nèi)的平均速度表示，即根據(jù)v＝______，當(dāng)Δt或Δs較小時，用這個__________代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度．平均速度

課堂·重難探究1．電磁打點(diǎn)計時器．(1)構(gòu)造：如圖所示．主要構(gòu)造包括：線圈、永久磁鐵、振片、振針、限位孔、復(fù)寫紙等．練習(xí)使用打點(diǎn)計時器(2)工作原理．電磁打點(diǎn)計時器在加上4～6V的交流電壓后，通過線圈和永久磁鐵的作用帶動振針上下運(yùn)動，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，且振針上下振動的時間間隔不變[發(fā)生周期性振動，當(dāng)電源頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點(diǎn)，即紙帶上每打出兩個相鄰點(diǎn)所經(jīng)歷的時間(周期)是0.02s]．2．電火花計時器．(1)構(gòu)造：如圖所示．電火花計時器(2)工作原理．給電火花計時器接220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)，計時器發(fā)出的脈沖電流，經(jīng)接正極的放電針和墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，而且在交變電流的每個周期放電一次，因此電火花計時器打出點(diǎn)間的時間間隔等于交變電流的周期．3．打點(diǎn)計時器的使用及注意事項．(1)使用步驟．①將打點(diǎn)計時器固定，按使用說明將復(fù)寫紙、紙帶裝好并正確連接電路．②接通電源，讓打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn)，放手讓小車帶動紙帶運(yùn)動，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．③取下紙帶，將紙帶上記錄的信息記錄下來，并按要求進(jìn)行測量計算．④數(shù)據(jù)處理：根據(jù)打出的點(diǎn)求出時間和小車在對應(yīng)時間內(nèi)的位移，利用公式求出速度．(2)注意事項．①電磁打點(diǎn)計時器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點(diǎn)，如遇到打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙片的高度，使之增大一點(diǎn)；如出現(xiàn)漏點(diǎn)，應(yīng)減小振針距復(fù)寫紙片的高度；如出現(xiàn)雙點(diǎn)，是振針出現(xiàn)了松動；如出現(xiàn)等時性不良，一般要換計時器才能完成實(shí)驗．②使用計時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器穩(wěn)定后，再釋放紙帶．③釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計時器的位置．④使用電火花計時器時，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點(diǎn)計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面．(3)計數(shù)點(diǎn)：為了計算方便，可每隔4個打點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，那么相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間的為0.02s×5＝0.1s.例1

(1)電磁打點(diǎn)計時器是一種利用______電源的計時儀器，它的工作電壓是______V，當(dāng)電源頻率是50Hz時，它每隔________s打一次點(diǎn)．(2)使用電磁打點(diǎn)計時器時，紙帶應(yīng)穿過________，復(fù)寫紙應(yīng)放在紙帶的________面；應(yīng)使用________電源；打點(diǎn)時應(yīng)先__________，再讓紙帶運(yùn)動．(3)打點(diǎn)計時器在紙帶上的點(diǎn)跡，直接記錄了 (

)A．物體運(yùn)動的時間B．物體在不同時刻的位置C．物體在不同時間內(nèi)的位移D．物體在不同時刻的速度【答案】(1)交流4～6

0.02

(2)限位孔上低壓交流接通電源(3)AB【解析】(1)電磁打點(diǎn)計時器是一種利用交流電源的計時儀器，工作電壓為4～6V，工作頻率為50Hz，周期為0.02s.(3)電火花計時器和電磁打點(diǎn)計時器都是每隔0.02s在紙帶上打一次點(diǎn)，因此打在紙帶上的點(diǎn)跡可直接反映物體的運(yùn)動時間，故A正確．因為紙帶跟運(yùn)動物體連在一起，打點(diǎn)計時器固定，所以紙帶上的點(diǎn)跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時刻的位置，故B正確．用刻度尺量出各點(diǎn)跡間的間隔，可知道物體在不同時間內(nèi)的位移，再根據(jù)速度公式可算出物體在某段時間內(nèi)的速度，但這些量不是紙帶上的點(diǎn)跡直接記錄的，故C、D錯誤．變式1

(多選)關(guān)于打點(diǎn)計時器的使用下列說法正確的是 (

)A．先接通電源，后釋放紙帶B．電火花計時器使用的是220V交流電源C．使用的電源頻率越高，打點(diǎn)的時間間隔就越長D．先釋放紙帶或先接通電源都可以【答案】AB

1．根據(jù)紙帶求解物體的運(yùn)動速度．測量紙帶的平均速度和瞬時速度2．注意事項．(1)如果在紙帶上數(shù)出了n個點(diǎn)，它們的間隔數(shù)是(n－1)個，時間間隔為(n－1)×0.02s.(2)使用打點(diǎn)計時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動紙帶．(4)對紙帶進(jìn)行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離)．讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位．3．求出各點(diǎn)的速度記錄在表格中，作出v－t圖像，并說明小車的運(yùn)動情況．例2一打點(diǎn)計時器所用電源頻率是50Hz，如圖所示，紙帶上的A點(diǎn)先通過計時器，A、B間歷時_____s，位移為_______m，這段時間內(nèi)紙帶運(yùn)動的平均速度是_____m/s，AD段內(nèi)的平均速度為________m/s.【答案】0.04

0.028

0.70

0.76變式2用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器更能精確地測量物體的瞬時速度．如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了擋光板通過第一個光電門的時間Δt1＝0.29s，通過第二個光電門的時間Δt2＝0.11s．已知擋光板的寬度為3.0cm，求滑塊通過第一個光電門和第二個光電門的速度大小．【答案】0.10m/s

0.27m/s【解析】由于滑塊經(jīng)過光電門時擋光板的擋光時間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用擋光板擋光時間內(nèi)的平均速度表示．經(jīng)過第一個光電門的速度大小經(jīng)過第二個光電門的速度大小核心素養(yǎng)應(yīng)用光電門傳感器測定瞬時速度例3光電門傳感器是測定瞬時速度的儀器，它的原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到另一端的接收窗口(如圖甲所示)，通常和數(shù)字計時器組成計時測量裝置，如圖乙所示．甲乙當(dāng)固定在運(yùn)動物體上一個已知寬度的擋光板通過時，它可以通過數(shù)據(jù)采集器計下?lián)豕獍褰?jīng)過的時間，再用擋光板的寬度除以經(jīng)過的時間求得運(yùn)動物體的瞬時速度．用光電門測變速運(yùn)動物體的瞬時速度，在測量速度較小時，為了減小測量誤差，應(yīng)選擇寬度比較______(填“寬”或“窄”)的擋光板．【答案】窄

【解析】極短時間內(nèi)的平均速度大小可以近似認(rèn)為是該時刻的瞬時速度大小，所以應(yīng)該選擇寬度比較窄的擋光板．例4實(shí)驗室的電磁打點(diǎn)計時器的工作電壓約為______V，當(dāng)交流電源的頻率為50Hz，每隔______s打一次點(diǎn)．打點(diǎn)計時器可以記錄時刻和位置，小明觀察到家里的自來水龍頭調(diào)節(jié)到足夠合適的時候水滴一滴一滴地下落，相當(dāng)于打點(diǎn)計時器的作用，通過觀察發(fā)現(xiàn)自來水從第一滴水落在地面開始計時，到第10滴水落在地面恰好是9s的時間，通過查找資料又知道相鄰的兩滴水落到地上的時間間隔相等．保持水龍頭不動，紙帶緊貼地面，減速拖動紙帶得到水滴滴落在紙帶上的痕跡A、B、C、D、E(已用鉛筆加深)如圖所示．紙帶上最先留下的痕跡是______(填“O點(diǎn)”或“E點(diǎn)”)，紙帶運(yùn)動AC段的平均速度大小為______m/s，此平均速度______(填“大于”或“小于”)C點(diǎn)的瞬時速度．【答案】6

0.02

E點(diǎn)0.07小于小練·隨堂鞏固1．在“練習(xí)使用打點(diǎn)計時器”的實(shí)驗中，下列操作不正確的是

(

)A．打點(diǎn)前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器處，要先接通電源，待計時器開始打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車B．舍去紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，然后選取計數(shù)點(diǎn)C．打點(diǎn)頻率為50Hz，若每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1sD．實(shí)驗中應(yīng)使小車速度盡量小些【答案】D

【解析】使用打點(diǎn)計時器時，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，要先接通電源，待計時器開始打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，A正確；選擇紙帶時要舍去紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，然后選取后面清晰的計數(shù)點(diǎn)，B正確；打點(diǎn)頻率為50Hz時打點(diǎn)周期為0.02s，若每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則Δt＝5×0.02s＝0.1s，C正確；小車速度越小點(diǎn)跡越密集，越不容易測量，故實(shí)驗中應(yīng)使小車速度盡量大一些，D錯誤．2．在實(shí)驗中，某同學(xué)得到一張打點(diǎn)清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點(diǎn)的瞬時速度．本實(shí)驗采用包含D點(diǎn)在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點(diǎn)的瞬時速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是 (

)【答案】D3．使用電火花計時器來分析物體運(yùn)動情況的實(shí)驗中：(1)在如下基本步驟中，正確的排列順序為______．A．把電火花計時器固定在桌子上B．安裝好紙帶C．松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動D．接通220V交流電源E．按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在___________上，還要檢查_____________是否夾在兩條紙帶之間．【答案】(1)ABDEC

(2)紙盤軸墨粉紙盤【解析】電火花計時器具有打點(diǎn)清晰、實(shí)驗誤差小的優(yōu)點(diǎn)．電火花計時器的特點(diǎn)是打點(diǎn)是靠放電針和墨粉紙盤之間火花放電來實(shí)現(xiàn)的，故其操作步驟和電磁打點(diǎn)計時器是相似的．墨粉紙盤應(yīng)套在紙盤軸上，目的是使它可以轉(zhuǎn)動，均勻地被利用．一定要先開始打點(diǎn)，后松開紙帶．4．(多選)通過打點(diǎn)計時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)動得快B．點(diǎn)密集的地方物體運(yùn)動得慢C．點(diǎn)不均勻說明物體在相等時間內(nèi)發(fā)生的位移不相等D．點(diǎn)不均勻說明打點(diǎn)計時器有故障【答案】BC

【解析】紙帶上每相鄰兩個點(diǎn)之間的時間間隔都相等，所以點(diǎn)密集的地方，說明相同長度的紙帶通過打點(diǎn)計時器的時間長，所以物體運(yùn)動得慢，故A錯誤，B正確．點(diǎn)不均勻是由于物體在相等的時間內(nèi)發(fā)生的位移不相等，故C正確，D錯誤．5．使用電磁打點(diǎn)計時器時，下列做法不正確的是 (

)A．應(yīng)將振針調(diào)整到適當(dāng)?shù)母叨龋?/p>