高中人教版物理必修一課時分層作業(yè)1-4實驗用打點計時器測速度

課時分層作業(yè)四實驗:用打點計時器測速度(25分鐘50分)1.(7分)(2019·寧德高一檢測)下列關(guān)于選取計數(shù)點的說法中,不正確的是 ()A.用計數(shù)點進行測量計算,既方便又可減小誤差B.相鄰計數(shù)點間的時間間隔應是相等的C.計數(shù)點是從計時器打出的實際點中選出來的,相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等D.相鄰計數(shù)點間的距離應當是相等的【解析】選D。每隔相同的點選一個記數(shù)點進行測量計算,由于記數(shù)點之間的距離較大,因此有助于減小偶然誤差,便于測量,故A正確;在選擇計數(shù)點時,要每隔相同的點選擇一個計數(shù)點,因此時間間隔是相同的,故B正確;由于計數(shù)點之間的時間間隔是相同的,因此相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等,故C正確;在選取計數(shù)點時,時間間隔是相同的,由于物體運動過程中速度大小可能發(fā)生變化,因此其計數(shù)點之間的距離不一定相等,故D錯誤?！狙a償訓練】(多選)對以下實驗、儀器描述正確的是()A.電磁打點計時器和電火花計時器都使用交流電源B.測量研究小車瞬時速度的實驗中,為防止開始時紙帶上點跡過于密集,要先使小車運動,再給打點計時器通電C.頻閃照片中,某一段物體成像較密集,說明這一階段運動相對較快D.氣墊導軌的優(yōu)點:使滑塊與導軌間有一薄薄的空氣層,大大減小了滑塊運動中所受的阻力【解析】選A、D。打點計時器使用的都是交流電源,選項A正確;實驗時,應該先接通電源后釋放小車,選項B錯誤;點越密集,速度越慢,選項C錯誤;根據(jù)氣墊導軌的特點,選項D正確?！究偨Y(jié)提升】電磁打點計時器(1)電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間內(nèi)位移的儀器。它使用交流電源,由學生電源供電,工作電壓為6V以下。當電源的頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一個點。(2)工作原理:它是利用電磁感應原理打點計時的一種儀器,連接4～6V的低壓交流電源,在線圈和永久磁鐵的作用下,振片便上下振動,位于振片一端的振針也跟著上下振動而打點,這時,如果紙帶運動,振針就會在紙帶上打出一系列的點。當交流電源的頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一次點,即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為0.02s。2.(6分)(多選)以下是練習使用電磁打點計時器的部分實驗步驟,其中正確的操作是 ()A.把打點計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過限位孔,把復寫紙片套在定位軸上,并壓在紙帶上面B.把打點計時器的兩個接線柱分別接上導線,與4～6V低壓交流電源相連C.用手水平地拉動紙帶,然后打開電源開關(guān)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,用公式v=QUOTE計算紙帶運動的平均速度【解析】選A、B、D。復寫紙應在紙帶上面,A正確;電磁打點計時器使用6V以下的交流電,B正確;應該先接通電源,后拉動紙帶,C錯誤;D項是測平均速度的一種常用方法。故正確答案為A、B、D。3.(6分)(多選)在“使用打點計時器測速度”的實驗中,除電源、紙帶外,還需選用的儀器是 ()A.停表 B.刻度尺C.速度計 D.打點計時器【解析】選B、D。由打點計時器在紙帶上打下的點的間隔數(shù)可知任意兩點間的時間間隔,故不需要停表,再利用刻度尺測出兩點間的位移就可進一步求出平均速度,故不需要速度計。4.(7分)(2019·池州高一檢測)電火花打點計時器是一種使用______電源的計時儀器,它的工作電壓為______V,當電源頻率為50Hz時,每隔______s打一個點;實驗中在使用電磁打點計時器時,應將紙帶穿過______,復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并要放在紙帶的______(選填“上面”還是“下面”);處理紙帶時,每隔3個點選一個計數(shù)點,則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔是______s。如果用它測量時,實驗者不知工作電壓的頻率變成了60Hz,仍按50Hz的頻率計算兩點之間的平均速度時,這樣算出的速度值與物體速度的真實值相比是______(選填“偏大”還是“偏小”)。

【解析】電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,它的工作電壓是4～6V,電火花打點計時器的工作電壓為220V,當電源的頻率是50Hz時,它每隔0.02s打一次點。使用電磁打點計時器時,應將紙帶穿過限位孔,復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并要放在紙帶的上面。儀器安裝好后,讓紙帶運動之前應先將打點計時器的電源開關(guān)接通。如果紙帶上打下4個點,則記錄的時間是t=0.02×4s=0.08s;用它實驗時,實驗者不知工作電壓的頻率變?yōu)?0Hz,實際打點周期將變小,而進行計算時,仍然用時間間隔還是按照0.02s計算,因此這樣算出的速度值與物體速度的真實值相比是偏小。答案:交流2200.02限位孔上面0.08偏小【補償訓練】目前實驗室用的打點計時器有電磁打點計時器和________計時器兩種,它們的原理基本一樣,所接電源均為頻率為50Hz的電源,每隔____s打一次點。其中電磁打點計時器使用的是________(選填“交流”或“直流”)________(填電壓大小)的電源。

【解析】打點計時器有電火花打點計時器和電磁打點計時器,都是一種使用交流電源的計時儀器,實驗室中計時器的交流電源的頻率為50Hz,則計時器將每隔0.02s打一次點。答案:電火花0.02交流4～6V5.(8分)如圖所示是某同學用手水平地拉動紙帶通過打點計時器后(電源頻率為50Hz)得到的紙帶,從A點通過計時器到D點通過計時器歷時______s,位移為______m,這段時間內(nèi)的平均速度為______m/s,BC段的平均速度為______m/s,F點的瞬時速度可以粗略地認為是______m/s,手做______(選填“勻速”或“變速”)運動。

【解析】從A到D共有5個時間間隔,tAD=5×0.02s=0.1s,位移為x=1.20cm+1.60cm+2.20cm+1.40cm+1.20cm=7.60cm=0.076m,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.76m/s,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.95m/s,F點的瞬時速度可以粗略地認為等于BC段的平均速度,即vF=QUOTE=0.95m/s,由于相鄰兩點間的距離不相等,所以手做變速運動。答案:0.10.0760.760.950.95變速【補償訓練】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,每五個打印點取一個計數(shù)點,分別標明0、1、2、3、4…,量得0與1兩點間距離x1=30mm,3與4兩點間距離x2=48mm,則小車在0與1兩點間平均速度為______m/s,在3與4兩點間平均速度為______m/s。

【解析】0、1兩點間的平均速度v1=QUOTE=QUOTEm/s=0.3m/s,3、4兩點間的平均速度v2=QUOTE=QUOTEm/s=0.48m/s。答案:0.30.486.(8分)(2019·宜昌高一檢測)如圖所示是電火花計時器的示意圖。電火花計時器和電磁打點計時器一樣,工作時使用________(選填“交流”或“直流”)電源,當電源的頻率是50Hz時,每隔________s打一次點。其工作時的基本步驟如下:

A.當紙帶完全通過電火花計時器后,立即關(guān)閉電源B.將電火花計時器電源插頭插入相應的電源插座C.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過電火花計時器D.接通開關(guān),聽到放電聲,立即拖動紙帶運動上述步驟正確的順序是________。(按順序填寫步驟編號)

【解析】電火花計時器是使用交流電源的計時儀器,當電源的頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一次點;實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行,即先安裝打點計時器,再安裝紙帶,先接通開關(guān)再拖動紙帶,打完后要立即關(guān)閉電源。故步驟為CBDA。答案:交流0.02CBDA【補償訓練】如圖為某次實驗時打出的紙帶,打點計時器每隔0.02s打一個點,圖中O點為第一個點,A、B、C、D為每隔兩個間隔選定的計數(shù)點。根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù),打A、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度有多大?打B點時紙帶的瞬時速度有多大?計算的依據(jù)是什么?你能算出打O、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎?為什么?【解析】根據(jù)平均速度和瞬時速度的定義式求解。AD段的平均速度QUOTE=QUOTE=QUOTEcm/s=231.25cm/s。當時間間隔很短時,可以用平均速度代替瞬時速度,故B點的瞬時速度vB=QUOTE=QUOTEcm/s=212.50cm/s。無法算出OD段的平均速度,因為不知道O、D間有多少個點,不知道OD段的時間間隔。答案:見解析7.(8分)一同學利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時,從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶,如圖所示,紙帶上有七個計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出,所用交流電的頻率為50Hz,相鄰計數(shù)點之間的距離已標在圖中,單位是厘米。(1)計算0～6點之間的平均速度。(2)打點計時器打4點時小車的瞬時速度接近多少?【解題指南】注意計數(shù)點與計時點之間的區(qū)別,計時點是打點計時器實