物理学案导学与随堂笔记人教版必修1第一章4(8617).docx

4实验：用打点计时器测速度［学习目标］1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律.一、打点计时器及其原理1.作用及分类打点计时器是一种使用交流(填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点,打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种.(2) 电磁打点计时器⑴工作电压：6_V_以下的交流(填“交流”或“直流”)电源；原理：接通电源后，圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来,带动其上的振针上下振动.这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.电火花计时器⑴工作电压：220_V_交流电源；原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹.两种计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带的运动阻力极小，因而系统误差较小.(1) 二、练习使用打点计时器1.实验步骤把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.把打点计时器的两个接线柱接到交流电源4(电磁打点计时器接-6V以下低压交襦电，电火花计时器接220^*电).(2) 先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源.取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为个，则纸带的运动时间At=(nl)x0.02s.(3) 用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Ax.利用公式v=△t计算出纸带在这段时间内的平均速度.(1) 注意事项打点前，应使物体停在靠近(填靠近”或远离”)打点计时器的位置^打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即朝掘对纸带顿时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.三、用打点计时器测量瞬时速度M内的平均速纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移X度表示，即根据v=二当U或&较小时，用这个平均速度代表纸带经过位置的瞬时速度.Ve=如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即数据处理(1)测量：把纸带上能看得清的某个点作为起始点。

以后的点分别母A、B、C、D??:如图所示，依次测出各点到O点的距离，再算出OA、AB、BC??的距离xi、x2、X3??〃4厂N"EF<7G)⑵计算：若打点计时器打点的周期T,则、B、C、D??各点的瞬时速度分别为:Va=X1+X22TX2+X3Vb=2TX3+X4X4+X5vC=、Vd=2T2T⑶列表比较:把数据填入下表，根据数搪判断红滞运动速度於变化慵位置iv/(ms-)——个注息(1)为了减小实强羞A、B、C、D??不一定是连续计时点，比如可以每隔四个点选点(称为计数点)，此时两个计数点间的时间间隔T=0.1s.(2)计算计数点的瞬时速度时,夕、At应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即Xn+Xn+12T四、用图象表7K速度1.速度一时间图象（v-t图象）用横轴表示时间t,纵轴表示速度V,建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到物体运动的v—t图象.v—t图象的意义v—t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它不是（填“是”或“不是”）物体运动的轨迹.例如，图3所示是某质点做直线运动的v-t图象.由v-t图象可知在0〜4s内速度随时间不断增大，表示质点做加速运动；在4〜8s内速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在8〜10s内速度随时间不断减小，表7K质点做减速运动.质点在t=0时刻的速度为0.在5s末的速度大小为15m/s.Q再点知识探究一、打点计时器的应用原理及操作例i】（多选）使用打点计时器测量瞬时速度时应注意（）A.电火花计时器使用的电源是220V的交流电源，电磁打点计时器使用的是直流6V以下B.使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C.使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向应与两限位孔平行D.打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源答案BCD故A错；实验时应当先接通电源,解析电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源,再拉动纸带，故B正确；为了减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故C正确；打点计时器不能长时间连续工作，故D正确.二、瞬时速度的计算和速度图象的画法侦2】打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图4所示，纸带在A、C间的平均速度为m/s.在A、D间的平均速度为m/s.B点的瞬时速度更接近于m/s.（结果保留两位小数）答案0.350.420.35解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02s.A、C间的距W14mm=0.014m.A、C间珊时也;02X2s=0.04s.A、D间的距磁5mm=0.025m.2. A、D间珊州002X3s=0.06s次0.014m/s=0.35m/s,由公式v=导:Vac=A2X0.02m/sq0.42m/s.VAD=3X0.02B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.饥31某同学在用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车勘的纸带的运动情况，在纸带上确定A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.(本题计算结果均的3位有效数字)(1) 在实验中，使用打点计时器时应先再(填释放纸带”或接通源).(2) 每两个计数点间骚个点没有标出.(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离，每俺1s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表—VB——VC——VD_VEVF数值(m/s)0.6400.721(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图6直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的寿段图6答案(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000.4790.560(4)见解析图(2)每两个计数点「哦n=解析(1)在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带.———m/sq0.560m/s.5.20 +5.99X10VD=X0.1.练习使用打点计时器时，接通电源与释放纸带盗带后顺序是)A.先释放纸带，后接通电源B.先接通电源，后释放纸带C.释放纸带的同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都以答案B=-1=4个点没有标出.区6.s2m/s=0.400m/s；(3)vB=0.62+4.38N102X0.12一一一.—_+4.38V10vc=12X0.1m/s=0.479m/s；(4)图线如图豚(随物体)开始运动，这两项操作的先ET当堂达标检■解析开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带，如果先放开纸带，再接通打点计时器的电源，会导致物体运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，A、C、D错误，B正确.2.你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”.如果在纸带上点下了10个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是()A.1sB.9sC.10sD.11s答案B解析每隔1s用笔在纸带上点下一个点，如果在纸带上点下了10个点，也就有9个时间间隔，所以纸带的运动时间是9s.故选B.如图7所示是一条打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示.i_2545w\••0|&:cm?nnIIIIJ(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格V1V2V3V4V5数值(m/s)0.200.610.70(2)在坐标纸中圆出质点的速度一时间图象.答案(1)0.400.69(2)见解析图解析两计数点间的时间间隔是T=0.1sV2=2TX13m/s=0.40m/s2x0.1V4=X35(8.—9.0x10m/s=0.69m/s2T2x0.1根据题（1）表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到图象如图所示.课时作业一、选择题（1〜5为单项选择题）根据打点计时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是（）A.时间间隔B.位移C.路程D.速度答案A关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是（）A.电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短B.纸带速度越大，每打两个点的时间间隔越长C.打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定D.如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变答案C在实验中，某同学得到一条打点清晰的纸带如图1所示，要求测出D点的瞬时速度.本实验米用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是（）/OABC_D~fG~、•••••••*f图1AG=vd,△t1=0.14sA.△ t1BE=史二△t2=0.06sB.△ t2CE=VDy△t3=0.1sC.△t3CE=vd,△t4=0.04sD.△t4答案D关于打点计时器，下列说法正确的是（）A.纸带上打的点越密，说明物体运动得越快电火花计时器使用的是220V交流电源C.电火花计时器比电磁打点计时器打点频率高D.实验时应先释放小车，后接通打点计时器的电源答案B解析纸带上打的点越密，说明物体运动越慢，A错误；电火花计时器使用的是220V交流电源，B正确；两种计时器电源频率都是50Hz,C错误；实验时应先接通打点计时器的电源，后释放小车，D错误.手拖动纸带经过打点计时器（所用交流电的周期是0.02s）后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为36cm，贝U下列判断中正确的是（）A.手运动的平均速度大小为0.06m/sB.手运动的平均速度大小为3m/sC.手运动的平均速度大小为3.6m/sD.手运动的平均速度大小为360m/s答案C△x解析打点计时器每隔0.02s打一个点，根据平均速度的公式v=一可以求得运动的平均速△t…，，,一…Ax度的大小・弟1点到弟6点的时间间隔为0.1s，由v=熙可得，平均速度v=3.6m/s，所以C正确.二、非选择题打点计时器交流电源频率是50Hz,则打点周期是,实验得到做匀变速运动的纸带上A、B两点与B、C两点之间各有三个点，如图2所示，则相邻计数点的时间间隔是.若测得xi=15cm,X2=19cm，贝UB点的瞬时速度是m/s.（结果保留3位有效数字）图2答案0.02s0.08s2.13在“用打点计时器测速度‘‘的实验中⑴下列操作中正确的是（填选项序号）A.在释放小车前，小车要靠近打点计时器B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端先接通电源，后释放小车D.电火花计时器应使用低压溯源a、b间的(2)如图3所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点，四条纸带的间距相等，贝Ua、b间的平均速度最小的I)图3答案(1)AC(2)D.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬。