2019-2020学年高中物理 第一章 运动的描述 第三节 记录物体的运动信息学案 粤教版必修1.docx

第三节　记录物体的运动信息[学习目标]1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.知道数字计时器的工作原理.3.能通过纸带点的位置关系分析物体的运动．一、了解打点计时器1．作用：打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器．2．种类：实验室常用的打点计时器有电火花打点计时器和电磁打点计时器两种．3．工作电压：电火花打点计时器的工作电压是220V交变电流，而电磁打点计时器的工作电压是6V交变电流．4．时间间隔：当电源频率是50Hz时，两种打点计时器在纸带上每打出两个相邻点所经历的时间(即周期)都是0.02s.二、练习使用打点计时器1．实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．(2)把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电磁打点计时器接6V低压交变电流，电火花打点计时器接220V交变电流)．(3)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．(4)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n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02s.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.2．注意事项(1) 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.(2) 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．(3)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．(4)对纸带进行测量时，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时点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．三、数字计时器1．构成：由数字计时器和光电门组成．其中光电门由发光装置和光线接收装置构成，计时器有两个输入插口分别与两个光电门相连，如图1所示．图12．计时原理(1)记录物体通过一个光电门的时间．当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，物体通过光电门，遮光结束，数字计时器停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间．(2)记录物体经过两个光电门之间的时间．任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间)．3．使用数字计时器应该注意的问题(1)实验前应调整发光装置和光线接收装置的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时．(2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能.一、打点计时器的使用例1　用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序且不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号顺序填在空白处．A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在电源的两个接线柱上．B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过，并压在下面．C．用刻度尺测量从计时开始点到每一个点间的距离Δs.D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝.E．接通电源，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．实验步骤的合理顺序是．答案　6V交变　限位孔　复写纸　(n－1)×0.02s　BAEDC解析　正确合理的步骤如下：B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面．A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在6V交变电源的两个接线柱上．E．接通电源，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝(n－1)×0.02s.C．用刻度尺测量从计时开始点到每一个点间的距离Δs例2　如图2所示是一位同学使用打点计时器得到的两条纸带，他将两条纸带(甲、乙)上下并排放在一起进行比较，在图中A、B两点之间，两条纸带(甲、乙)运动的时间之比是(　　)图2A．1∶1 B．2∶1C．1∶2 D．无法比较答案　B解析　设纸带上每打出两个相邻点所经历的时间为T，所以纸带甲、乙上A、B两点间时间之比为＝＝，选项B正确．二、数字计时器的使用例3　如图3所示，用数字计时器研究物体的直线运动.1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的数字计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s、2.00×10－2s．滑块从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝0.31s，已知滑块沿斜面方向的长度为5.00cm，测得光电门1和2之间的距离为0.54m．(结果要求保留三位有效数字)图3(1)滑块通过光电门1时的速度v1＝m/s，通过光电门2时的速度v2＝ m/s.(2)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度为m/s.答案　(1)1.00　2.50　(2)1.74解析　(1)滑块通过光电门1时的速度v1＝＝1.00m/s.滑块通过光电门2时的速度v2＝＝2.50m/s.(2)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度v＝＝≈1.74m/s.1．(纸带计时原理)打点计时器所用的电源是50Hz交变电流，打下相邻两个点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是(　　)A．T＝0.1s，t＝NTB．T＝0.05s，t＝(N－1)TC．T＝0.02s，t＝(N－1)TD．T＝0.02s，t＝NT答案　C解析　T＝0.02s，共打出N个点，则就有(N－1)个时间间隔，则t＝(N－1)T.2．(对打点计时器的理解)(多选)通过打点计时器得到的一条打点不均匀的纸带，如图4所示，则下列判断正确的是(　　)图4A．打点密集的地方物体运动的速度比较大B．打点密集的地方物体运动的速度比较小C．打点不均匀说明物体做的不是匀速运动D．打点不均匀说明打点计时器有故障答案　BC解析　纸带上相邻两个点之间的时间间隔都相等，打点密集的地方说明相同时间内物体运动的距离小，所以物体的运动速度就比较小，B正确；打点不均匀是由于物体在相等的时间内发生的位移大小不相等，即物体做的不是匀速直线运动，C正确．3．(对数字计时器的理解)关于数字计时器的说法正确的是(　　)A．数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间B．数字计时器能记录物体通过一个光电门的位移C．数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间D．数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间答案　C解析　数字计时器既可以记录物体遮挡一个光电门的短暂时间，也可以记录物体经过两个光电门之间的时间，C正确．4．(打点计时器的使用)在“用打点计时器测速度”的实验中，(1)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C．先接通电源，后释放小车D．电火花打点计时器应使用6V交流电源(2)如图5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，其中做匀速直线运动的是．图5答案　(1)AC　(2)乙5.(数字计时器的原理及数据处理)用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度．如图6所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了滑块上的遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11s，已知遮光板的宽度为3.0cm，则滑块通过第一个光电门的速度为，通过第二个光电门的速度为．(结果均保留两位有效数字)图6答案　0.10 m/s　0.27 m/s解析　由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示．经过第一个光电门的速度v1＝＝m/s≈0.10 m/s，经过第二个光电门的速度v2＝＝m/s≈0.27 m/s.5。