高中物理必修一学案--打点计时器
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实验:用打点计时器测量小车的速度【教学目标】1.知识与技能:(1)能熟练使用打点计时器。
(2)会根据相关实验器材,设计实验并完成操作。
(3)会处理纸带求各点瞬时速度。
(4)会设计表格并用表格处理数据。
(5)会用v-t图像处理数据,表示运动规律2.过程与方法:(1)初步学习根据实验要求,设计实验,探究某种规律的研究方法。
(2)经历实验过程,及时发现问题并做好调整。
(3)初步学会根据实验数据发现规律的探究方法。
3.情感态度与价值观:(1)体会实验的设计思路,体会物理学的研究方法。
(2)培养根据实验结果作出分析判断并得出结论。
【教学重点】1.图象法研究速度随时间变化的规律。
2.对运动的速度随时间变化规律的探究。
【教学难点】对实验数据的处理。
【教学过程】一、导入新课。
教师提出问题:探究小车在重物牵引下的运动,研究小车速度随时间的变化规律。
让学生猜想:小车的速度随时间变化有几种可能:变化先快后慢;先慢后快;均匀变化等。
可结合速度图象描述猜想。
让学生进行实验设计:提示如何测量出不同时刻的物体运动速度;最后确定打点计时器测速度。
二、讲授新课。
(一)实验步骤及注意事项1.教师提问:用打点计时器测小车的速度所需哪些实验器材?学生回答:有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源.2.教师提问:通过预习,同学们知道具体的实验步骤是什么吗?学生回答(抽取举手同学作答)教师诠释:①把附有滑轮的长木板放在实验台上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示。
②把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上合适的钩码。
放手后,看小车能否在木板上平衡地加速滑行,然后把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在车的后面。
③使小车停在打点计时器处,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点,再按同样的方法(不改变钩码个数)打出两条纸带。
广东省第二师范学院番禺附属中学高中物理打点计时器+实验报告学案粤教版必修1学习目标:1.了解两种打点计时器的构造、原理和利用方式。
2.明白两种计时器打点的时刻距离都是由电源的频率决定的。
若是电源的频率为50Hz,那么每隔0.02s打一个点。
1.会利用打上点的纸带研究物体的运动情形,把握一些处置数据的大体方式。
学习重点:学习难点:要紧内容:一、练习利用打点计时器电磁打点计时器是一种利用低压交流的计时仪器,其结构如下图。
它的工作电压是4~6V。
电源频率是50Hz时,它每隔O.02s打一个点。
电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器,其结构如下图。
利历时,墨粉纸盘套在低盘轴上,并夹在两条纸带之间。
当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。
于是在运动的纸带上就打出一列点迹。
当电源频率是50Hz时,它每隔O.02s打一次点。
若是把纸带跟运动的物体连接在一路,打点计时器便在纸带上打下一系列的点,这些点既记录了运动物体在不同时刻的位置,也记录了相应的时刻。
通过对纸带上点子之间距离的研究,能够了解物体运动的情形。
二、注意事项:①打点计时器在纸带上应打出轻重适合的小圆点,如碰到打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②利用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳固后,再释放纸带。
③释放物体前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④利用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间,利用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
三、对打上点的纸带进行数据处置,目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动况。
设打点计时器打点的时刻距离为T,那么纸带上相邻两个点所表示的时刻距离确实是T。
若是数出纸带上一系列点的总数为N,那么打这些点所用的总时刻为t=(N-1)T。
若是测出这N个点之间的总距离s,那么t时刻内纸带运动的平均速度为若是纸带做匀速直线运动,此式计算出来的确实是纸带的运动速度。
实验:用打点计时器测速度新课标要求:1、知道电磁打点计时器和电火花打点计时器的结构、工作原理,并会娴熟使用。
2、会依据纸带上的点迹计算物体的均匀速度和刹时速度。
(重、难点)3、能运用实验数据描述v—t图像,并能依据图像描述物体的运动。
(要点)4、掌握其余测速方法学点详列一、【实验目的】认识计时器的结构原理及使用方法学会用打点计时器丈量物体的速度利用v—t图像剖析和办理实验数据二、【实验原理】打点计时器的原理:打点计时器是一种能够依据同样的时间间隔,在纸带上连续打点的仪器,它使用的是沟通电源,当电源频次为50Hz时,它每隔打一个点。
两种打点计时器的比较:电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220V沟通电4~6沟通电工作原理接通220V 沟通电源时,按下脉冲输出开关时,接通沟通电源后,线圈中产生周期性变化的磁场,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉振片被周期性的磁化,其极性随线圈中磁场的变化纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电,利用火花而变化,于是振片和永远磁铁之间就产生周期性的放电在纸带上打出点迹引力和斥力,振片就上下振动,带动振针上下振动。
这时假如纸带运动,振针就经过复写纸在纸带上打下一系列的点。
打点方式周期性产生电火花指针周期性上下振动打点周期记录信息位移、时间3.与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不一样时辰的地点,用刻度尺测出两个计数点之间的位移x,这两点间的时间间隔可由t(n1)求得,则均匀速度x,当t很短时,能够以为等于t时辰的瞬v1.t2.时速度。
3.三、【实验器械】4.1、电磁打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。
5.四、【实验步骤】6.以电磁打点计时器为例:7.认识打点计时器的机构,而后把它固定在桌子8.把电磁打点计时器的两个接线柱接用导线与4~6V的低压沟通电源的接线柱相连结,让纸带穿过两个限位孔,压在复写的下边。
接通源,用手水平川拉两条,上就会打下一行小点,随后关源。
如果用电磁打点计时器,则实验步骤的前3步相应地应当是:1.把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过两个,压在复写纸的。
2.把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与的低压交流电源的接线柱相连接。
3.打开电源开关,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一系列。
【达标检测】1.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是 V ,电火花计时器的工作电压是V。
当电源频率是50 Hz时,它每隔 s打一次点。
2.关于接通电源和释放纸带(物体)的次序,下列说法正确的是()A.先接通电源,后释放纸带 B.先释放纸带,后接通电源C.释放纸带同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以3.根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度4.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列说法正确的是()A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C.点迹在纸带上的分布情况反映了物体的形状D.点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况5.如图所示,根据打点计时器打出的纸带,判断哪条纸带表示物体做匀速运动()合作探究探究一、打点计时器【思考与讨论】1、电磁打点计时器使用低压交流电源工作,大家想一想能不能使用直流电源,为什么?2、对比电磁打点计时器和电火花计时器,你认为哪一种可能引起较大的误差?为什么?探究二、数据处理表一:手拉纸带在几段时间中的位移和平均速度位置0 1 2 3 4 5x∆/mt∆/sv/(m/s)表二:手拉纸带在几个时刻的瞬时速度位置0 1 2 3 4 5t/s 0v/(m/s)【思考与讨论】1.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?2.如果纸带上的点迹分布不均匀,那么,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?描绘实验图线我们可以用图象来描述物体的速度变化情况,那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢?用打点计时器测得数据作出的图象叫速度--时间图象或v-t图象,可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律.更形象直观地显示自己手拉纸带的运动速度变化情况.。
第一章运动的描述第4节实验:用打点计时器测速度【导学案使用方法指导】1.独立完成本学案,先通读教材,勾划重点知识,完成导学案,遇到难点再阅读教材,将自己的疑问记下来,并写上提示语、标注符号。
2.完成导学案的预习案后,学科班长按时收交,各组长督促落实,全部达标。
3.结合课本知识独立思考,所有同学规范完成导学案合作探究部分。
【学习目标】1.了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移);会安装并使用打点计时器,理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度;掌握描点法画图像的方法,并能画出该实验的速度——时间图像,能从图像中获取有用的信息。
2.通过实验得出物体的运动信息,用数学方法表述出来,培养自己获取信息、处理信息的能力;领悟如何间接测一些不能直接测量物理量的方法。
3.培养自己合作与交流的精神,养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯。
【学习重点】会用使用打点计时器,能根据纸带计算物体运动的瞬时速度,会用描点法绘出物体的速度——时间图像,并从中获取物理信息。
【学习难点】处理纸带的方法,用描点法画图像。
探究案探究一.两种计时器的比较探究二.练习使用打点计时器根据课本20页“练习使用打点计时器”内容,四人一小组使用打点计时器打出一条点击清晰的纸带。
问题1.根据你打出纸带的点迹,判断你手拉纸带的运动情况问题2.如果纸带上的点迹分布不均匀,那么,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?问题3.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?(用自己的语言详细描述)探究三.用打点计时器测量瞬时速度问题1.测量你自己用手拉纸带的速度。
为了描述速度变化的情况,请你根据纸带上的点,每隔0.1(或更短些的时间)计算一次速度。
先在纸带上用数字0,1,2,3 ,4,5 标出这些点,然后仿照课本21页1.4-5的办法,测量包含这个点的一小段位移Δx,纪录在表1中,同时纪录对应的时间Δt。
问题2.上表中算出的v是0,1,2,3,4,5各点附近的平均速度,把它们当做计时器打下这些点时的瞬时速度,抄入表2中。
学案4 实验:用打点计时器测速度[目标定位] 1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理,学会使用打点计时器.2.掌握测瞬时速度的方法,会用打出的纸带求瞬时速度.3.理解速度随时间的变化图象,并能根据图象分析物体的运动.一、了解打点计时器 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打点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(1)工作电压:6V 以下的交流(填“交流”或“直流”)电源.(2)原理:接通电源后,在线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. 3.电火花计时器(1)工作电压:220V 交流(填“交流”或“直流”)电源.(2)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就打出一行点迹. 4.两种打点计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带运动阻力极小,因而系统误差较小. 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流电源上(电磁打点计时器接6V 低压交流电,电火花计时器接220V 交流电).(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 . (6)利用公式v =ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度.2.注意事项(1)打点前应把手停在靠近打点计时器的位置.(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测量点到起始测量点O 之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位. 三、用打点计时器测量平均速度和瞬时速度 1.根据纸带计算平均速度用刻度尺测出n 个点之间的间距Δx ,n 个点之间的时间Δt =(n -1)×0.02s .则平均速度v =Δx Δt. 2.根据打点计时器计算瞬时速度(1)原理:取包含某一位置在内的一小段位移Δx ,根据v =ΔxΔt 测出这一段位移内的平均速度,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.一般地,取以这个点为中间时刻的一段位移来计算.如图1所示,E 点的瞬时速度可用D 、F 两点间的平均速度代表,即v E =ΔxΔt.图1(2)数据处理:把纸带上能看得清的某个点作为起始点O ,以后的点分别标上A 、B 、C 、D 、……,如图2所示,依次测出各点到O 点的距离,再算出OA 、AB 、BC 、……的距离x 1、x 2、x 3、…….图2若打点计时器打点的周期为T ,则A 、B 、C 、D 、……各点的瞬时速度分别为:v A =x 1+x 22T 、v B =x 2+x 32T 、v C =x 3+x 42T 、v D =x 4+x 52T、…….把数据填入下表,根据数据判断纸带运动速度的变化情况.3.注意为了减小实验误差,A 、B 、C 、D ……不一定是连续计时点,比如可以间隔T =0.1s(即每隔四个点)取一个计数点,而计算计数点的瞬时速度时,Δx 、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间,即v =x n +x n +12T .四、用图象表示速度 [问题设计]某同学根据打出的纸带,算出的各计数点的速度见下表.(1)t 图象.图3(2)v -t 图象是不是质点运动的轨迹?从v -t 图象中可以知道哪些信息? (3)若质点做匀速直线运动,其v -t 图象有什么特点? 答案 (1)见上图(2)v -t 图象不是质点运动的轨迹.从v -t 图象中可知任意时刻速度的大小和方向. (3)匀速直线运动的v -t 图象是与时间轴平行的直线.例1 使用打点计时器时应注意( )A .无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面B .使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带C .使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行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解析 电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A 错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B 正确;为减小摩擦,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. 答案 BCD 例2 当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列关于纸带上点迹的说法中正确的是( )A .点迹记录了物体运动的时间B .点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C .纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况D .纸带上的点越密,说明物体运动得越快解析 从打点计时器的用途出发对选项进行筛选.打点计时器每隔一定的时间打下一个点,因而点迹记录了物体运动的时间,也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移;纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况,点迹越密物体运动越慢. 答案 ABC 例3 如图4所示是做“用打点计时器测速度”实验时得到的一条纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后每两个点取一个计数点依次标为0、1、2、3、4、5、6……,现测得0、1间的距离x 1=5.18cm ,1、2间的距离x 2=4.40cm,2、3间的距离x 3=3.62cm,3、4间的距离x 4=2.78cm,4、5间的距离x 5=2.00cm,5、6间的距离x 6=1.22cm(每0.02s 打一次点).图4(1)根据测量数据,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.(2)根据(1)图5解析 (1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示 打1点时:v 1=x 1+x 24T ≈1.20m/s , 打2点时:v 2=x 2+x 34T ≈1.00m/s ,打3点时:v 3=x 3+x 44T =0.80m/s , 打4点时:v 4=x 4+x 54T ≈0.60m/s ,打5点时:v 5=x 5+x 64T ≈0.40m/s.将数值填入表格中.(2)由图象可知,小车速度均匀减小.答案 见解析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写的不完整的实验步骤,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顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处.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低压(选填“交流”或“直流”)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最后一个点间的距离Δx .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 .打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点.F .利用公式v =ΔxΔt计算纸带运动的平均速度. 实验步骤的合理顺序是 .答案 交流 限位孔 复写纸 (n -1)×0.02s BAEDCF2.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,用毫米刻度尺测出各点间的距离如图6所示,则:AC =mm ,AD =mm.那么由此可以算出纸带在AC 间的平均速度为m /s ,纸带在AD 间的平均速度为 m/s ;B 点的瞬时速度更接近于m/s.图6答案 14.0 25.0 0.35 0.42 0.35解析 AC =14.0mm ,AC 间的平均速度为x AC 2T =14.0×10-32×0.02m /s =0.35 m/s ;AD =25.0mm ,AD间的平均速度为x AD 3T =25.0×10-33×0.02m /s ≈0.42 m/s.对描述B 点的瞬时速度来说,AC 段所取的位移间隔更小,更接近B 点的真实速度,即B 点的瞬时速度更接近于0.35m/s.。
第四课时实验:用打点计时器测速度实验目的1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法.2.学会用打点计时器测量物体的速度.3.能利用vt图象分析实验数据,描述物体的运动.实验原理1.打点计时器的原理及使用电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作220 V交流电 6 V交流电电压2.与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置,用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx ,这两点间的时间间隔可由Δt =(n -1)×0.02 s 求得,则平均速度v =ΔxΔt .当Δt 很短时,可以认为ΔxΔt为t 时刻的瞬时速度.实验器材打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸. 实验过程 1.实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面.(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V 的低压交流电源上. (3)接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点.随后关闭电源.(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,那么这n 个点的间隔数为(n -1),则纸带的运动时间Δt =(n -1)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出这几个点间的距离Δx .(6)利用公式v =ΔxΔt 计算出纸带在这段时间内的平均速度.(7)把纸带上能看得清的某个点作为起始点O ,以后的点分别标上A ,B ,C ,D ,…作为“计数点”,如图所示,依次测出O 到A 、A 到B 、B 到C ……之间的距离x 1,x 2,x 3,…2.数据处理(1)打点计时器打点的周期为T ,则A ,B ,C ,D ,…各点的瞬时速度分别为:v A =x 1+x 22T ,v B =x 2+x 32T ,v C =x 3+x 42T ,v D =x 4+x 52T,…把数据填入下表,根据数据判断纸带是否做匀速运动.位置 A B C D E F(x n+x n+1)/mv/(m·s-1)(2)利用v-t图象分析物体的运动.①v-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,即得到如图所示的v-t图象.②v-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,它并不是物体运动的轨迹.注意事项1.实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象.2.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带.3.手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集.4.使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面.5.使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度.6.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.7.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测量点到起始测量点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.误差分析1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差.为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度.2.分段测量计数点间的位移x带来误差.减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离.3.计数点间的时间Δt搞错.计数点间涉及到n个打印点,计数点间的时间间隔为Δt=(n-1)×0.02 s.而非Δt=n×0.02 s.4.作v-t图象粗糙带来误差.1.下列关于打点计时器的说法中,正确的是(BD)A.打点计数器可以连续工作很长时间,前后两次打点之间,只要时间间隔很短,完全可以在前一次打完点后不关闭电源B.在正常工作的情况下,打点计时器每打两次点的时间间隔相等C.纸带通过电火花计时器时,不会受到摩擦阻力的作用D.电火花计时器是一种比电磁打点计时器先进的计时器,因此,使用电火花计时器进行实验,结果一定比使用电磁打点计时器更精确2.下列说法中正确的是(ACD)A.电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样B.电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C.电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的D.电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s 3.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列关于纸带上的点痕的说法正确的是(ABD)A.点痕记录了物体运动的时间B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.点在纸带上分布的情况,反映了物体的质量和形状D.点在纸带上的分布情况,反映了物体的运动情况解析:打点计时器打下的点记录了物体的位置,而点的个数又记录了物体运动的时间,点间的距离记录了物体运动的位移,故可反映物体的运动情况.4.打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电,其相邻点间的时间间隔是T,若纸带上共打出N个点,这条纸带上记录的时间为t,则下列各式正确的是(C)A.T=0.1 s,t=NTB .T =0.05 s ,t =(N -1)TC .T =0.02 s ,t =(N -1)TD .T =0.02 s ,t =NT解析:电源频率f =50 Hz ,则相邻点间的时间间隔T =1f =150 s=0.02 s ,纸带上共打出N 个点,则有N -1个时间间隔即t =(N -1)T ,C 正确.5.关于打点计时器打在纸带上的点,下列叙述正确的是(BD ) A .必须从第一个点开始选取整条纸带 B .根据情况选取点迹清晰的部分纸带C .选取的第一个点记数为1,到第n 个点的时间间隔为0.02n sD .选取的第一个点记数为1,到第n 个点的时间间隔为0.02(n -1)s6.一物体做直线运动的图象如图所示,则该物体(A ) A .先做加速运动,后做减速运动,速度方向相同 B .先做加速运动,后做减速运动,速度方向相反 C .先做减速运动,后做加速运动,速度方向相同 D .先做减速运动.后做加速运动,速度方向相反解析:根据图象可知,物体速度先增大后减少,即先做加速运动,后做减速运动.由于图线在时间轴上方,速度方向都为正,方向相同,故选项A正确.7.如图所示为一物体做匀变速直线运动的图象.由图象作出的下列判断中正确的是(BD)A.物体始终沿正方向运动B.物体先沿负方向运动,在t=2 s后沿正方向运动C.在t=2 s前物体位于出发点负方向上,t=2 s后位于出发点正方向上D.在t=2 s时,物体距出发点最远解析:物体的运动方向即为速度方向.由图象知,在t=2 s前,速度为负,物体沿负方向运动,2 s后速度为正,物体沿正方向运动,A是错的,B是正确的.物体的位置由起点及运动的位移决定.取起点为原点,则位置由位移决定.在vt图象中,位移数值是图象与坐标轴所围的面积.由图象可知t<2 s时物体的位移为负,t=2 s时绝对值最大.t=2 s 后,位移为负位移与正位移的代数和,绝对值减小,所以t=2 s时位移绝对值最大即物体离出发点最远,所以D正确,C错,所以选B、D.8.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况.在这一实验中,某同学操作以下实验步骤,其中错误或遗漏的步骤有(1)____________________________________________________ ____________________;(2)____________________________________________________ ____________________.A.拉住纸带,将小车靠近打点计时器,放开纸带,再接通电源.B.将打点计时器固定在平板上,并接好电路.C.把一条绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码.D.取下纸带.E.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔.将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上._______________________________________________________ _________________.答案:(1)A中应先接通电源,再释放纸带(2)D中取下纸带前应先断开电源BECAD9.电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器,它的工作电压是________V,当电源的工作频率是50Hz时,它打点间隔是________s.一个同学在用电火花计时器研究小车的运动时,打出了一条纸带如图所示,测出相邻各点间的距离分别为:AB=1.99 cm,BC=3.01 cm,CD=4.00 cm,DE=4.00 cm,EF=4.01 cm,FG=4.98 cm,GH=6.01 cm,HI=3.98 cm,由以上数据可知该小车的运动特点是(需说明理由):①___________________________________________________________ _____________;②___________________________________________________________ _____________.答案:交流2200.02①小车的运动是变速运动,因为在相同时间内的位移不相等②小车在CF段的运动可近似看做匀速运动,因在同样的计时间隔内的位移近似相等10.一个同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不完整的纸带,如图所示.纸带上有七个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出,所用交流电的频率为50 Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米.(1)计算0~6点之间的平均速度;(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少? 解析:(1)0到6点间的平均速度为:v =Δx Δt =2.80+4.40+5.96+7.57+9.10+10.716×(0.02×5)×10-2 m/s =0.676 m/s ≈0.68 m/s.(2)当打点计时器打第4个点时,小车的瞬时速度应当最接近于3~5点间的平均速度,则v 4=Δx 35Δt 35=7.57+9.102×(0.02×5)×10-2 m/s =0.834 m/s ≈0.83 m/s. 答案:(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s。
实验:用打点计时器测速度课型:实验课【习目标】1.了解打点计时器的计时原,解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移).2.会安装并使用打点计时器,解根据纸带测量速度的原并测量瞬时速度.3.明确速度一时间图象的物意义,描点法画图象的方法,并画出该实验中的速度一时间图象,【习重点】1.会使用打点计时器.2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.3.会用描点法描绘物体的速度一时间图象,并从中获取物信息.【习难点】处纸带的方法,用描点法画图象的能力.【方法指导】自主探究、交流讨论、自主归纳【知识链接】【自主习】一、电磁打点计时器观察打点计时器并阅读教材,了解电磁打点计时器的结构、工作原及使用方法.1、电磁打点计时器的电应是________电,通常的工作电压为________伏,当电的频率为50Hz时,每隔________秒打一次点,【思考与交流】电磁打点计时器使用低压交流电工作,大家想一想能不能使用直流电,为什么?二、电火花计时器观察打点计时器并阅读说明书了解电火花打点计时器的结构、各部分的名称、工作原及使用方法.1、电火花计时器通常的工作电压为________伏,当电的频率为50Hz时,振针每隔打一次点三.练习使用打点计时器生自主阅读教材中的实验步骤提示.生动手练习使用打点计时器【思考与交流】问题1:怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?问题2:如图所示,根据打点计时器打出的纸带,判断哪条纸带表示物体做匀速运动()四、用打点计时器测量瞬时速度实例:如图,测量出包括E点在内的D,F两点间的位移△和时间△,算出纸带在这两点间的平均速度v=△/△,用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度.△/△可以大致表示正点的瞬时速度,D、F两点离E点越近,算出的平均速度越接近正点的瞬时速度.然而D,F两点距离过小则测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点.生根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的计点,测量包含这个点的一段时间内的位移△,同时记录对应的时间△,填下表.根据v=△/△算出刚填完的表1中各点附近的平均速度,把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度,填下表.从该表中能粗略看出手拉纸带运动的速度变情况.五、用图象表示速度问题:刚才我们从表2中的据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变情况,图象是表示变规律的好方法,我们可以用图象描述物体的速度变情况,那么怎样用图象表示物体运动的速度呢?请同们先看课文并回答.生具体操作描点.生用打点计时器测得据作出图象一一速度时间图象,可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变规律.更形象直观地显示自己手拉纸带的运动速度变情况.[说一说]百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗?如果有变,你估计是怎样变的?某位运动员的百米赛跑的成绩是10.57,按照你的估计画出他在这段时间的v—图象的草图.如果是没有受过训练的同跑百米,他的v—图象的形状可能有什么不同?【达标检测】1.电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电的仪器,电磁打点计时器的工作电压是,电火花计时器的工作电压是V,其中实验误差较小。
1.4 实验:用打点计时器测速度课前自主预习仪器构造:(1)下图为电磁打点计时器的构造图,图中标出了几个主要部件的代号,它们的名称分别是:1、 2、3、 4、5、 6、 7、 8、9、(2)下图为电器的构造图2.仪器原理(1).电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定内发生的仪器,它使用电源,由学生电源供电,工作电压在以下,当电源的频率是50 Hz时,它每隔打一个点,通电前把纸带穿过,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,便振动起来,带动其上的上下振动。
这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点,如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的。
(2).电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较,实验误差也就比较。
(3).速度时间图象(v-t 图象)用来描述随变化关系的图象。
重点难点点拨(一)打点计时器的使用例1.电磁打点计时器是一种使用电源的计时仪器,它的工作电压为V,当电源频率为50Hz时,它每隔 s打一次点。
使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过,复写纸套在上,并且要放在上面;应把电源用导线接在接线柱上;打点时应先,再让纸带运动。
(二)实验数据处理例2.如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度_________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。
(三)用v-t图像研究物体的运动例3.如图所示是利用打点计时器打出的一条纸带,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点的距离如图所示,求:(1)求出各计数点的瞬时速度(2)并画出速度—时间图象。
课堂知识演练1.(多选)根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度2.使用电火花计时器在纸带上打点时,合理的操作顺序应该是()A.先接通电源,待打点稳定后再用手牵动纸带B.先用手牵动纸带,后接通电源C.接通电源同时用手牵动纸带D.可以随意操作,没有先后顺序之分3.(多选)当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列说法正确的是()A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C.点在纸带上的分布情况,反映了物体的形状D.点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况4.一学生在练习使用电磁打点计时器时,纸带上打出的不是圆点而是一些短线,可能是因为( )A.打点计时器错接在直流电源上; B.电源电压不稳定;C.打点计时器使用的电压频率不稳定; D.振针到复写纸片的距离太小课后巩固提高5.(多选)在“练习使用打点计时器”的实验中,下列操作正确的是( ) A.打点前,小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点再释放小车B.要舍去纸带上密集点,然后选取计数点C.打点频率为50Hz,每四个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.01s D.实验中应使小车速度尽量小些6. (多选)质量都是m的物体在水平面上沿直线运动,在下图中,A、B、C、D是它的运动图象,由图象可知( )A.图B表明物体做匀速运动 B.图C表明物体做减速直线运动C.图D表明物体做加速直线运动 D.图A表明物体做匀速运动7.如图所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6,现在量得0、1间的距离x1=5.18 cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22 cm (f=50Hz)⑴根据上面记录,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。
编制:龙宗焕审核:戴梅花实验目的:1. 练习使用电火花打点计时器。
2. 利用打上点的纸带求物体的平均速度和瞬时速度。
3. 根据实验测量的速度作出物体运动的v-t图象,分析物体的运动情况。
实验原理:1.根据打点计时器在纸带上打出的点迹可以测量纸带上某两点间的距离,读出两点间运动的时间,可以计算纸带在这两点间的运动的平均速度。
2.很短时间内的平均速度可视为该点的瞬时速度。
实验器材:电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、纸带及墨粉纸盘(复写纸)、导线、交流电源、刻度尺。
实验步骤:(电火花打点计时器)1、把电火花打点计时器固定在桌子上,检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,纸带是否正确穿好,墨粉纸盘是否在纸带之上。
2、把电火花计时器上的电源插头插在220V的电源插座上。
3、按下脉冲输出开关,用手水平的拉动纸带,纸带上就打出一列小点。
4、取下纸带,从能够看清的某个点开始,记为第一个点并标为O,往后依次数出若干个点。
如果总共数出n个点,则这些点划分出来的间隔数为(n-1)个,若电源频率为50Hz,则这些纸带所记录的时间为s。
5、用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离。
6、把测量和计算的结果填入表1.7、选一条打好的纸带,每隔0.1s在纸带上用数字0~5标出这些计数点,测量包含某个计数点的一段位移,。
记录在表2中,同时记录对应的时间,利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。
8、表2中算出的v是0~5各点附近的平均速度,把它们当做计时器打下这些点时的瞬时速度,记录在表3中。
点0作为计时的开始。
9、根据表3中的v、t数据,作出纸带运动的v-t图。
根据图像分析手拉纸带的运动速度是怎么样变化的。
表2 手拉纸带在几个时刻的瞬时速度实验结论:1.手拉纸带的运动是匀速运动还是变速运动?判断的理由是什么?2.根据表3中的数据,在图中作出纸带运动的V-T图。
课后练习:1.使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中,下列基本步骤排序正确的是()A.把电火花计时器固定在桌子上 C. 安装纸带 D.松开纸带让物体带着纸带运动B.接通220V交流电源 E.按下脉冲输出开关,进行打点2、某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度_________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/s3.如图所示的四条纸带,是某同学练习使用打点计时器得到的纸带的右半部分。
1.4 实验:用打点计时器测速度【目标导航】1.学会使用打点计时器,能根据纸带研究物体的运动情况。
2.能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。
3.能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。
4.了解误差和有效数字。
【导学重点】1.学会使用打点计时器.2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.3.会用描点法描绘物体的速度一时间图象,并从中获取物理信息.【导学难点】处理纸带的方法,用描点法画图象的能力.【过程引领】把纸带跟运动的物体连在一起,研究物体的运动情况【自主探究】1、仪器构造(1)下图为电磁打点计时器的构造图,图中标出了几个主要部件的代号,它们的名称分别是:1、 2、 3、 4、 5、 6、7、 8、 9、(2)右为电火花计时器的构造图2.仪器原理电磁打点计时器靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点;它使用电源,由学生电源供电,工作电压在以下,当电源的频率是50 Hz时,它每隔打一个点,通电前把纸带穿过,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,便振动起来,带动其上的上下振动。
这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点,如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的;电火花计时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较,实验误差也就比较。
3.偶然误差是指由因素造成的,用的方法可以减小偶然误差。
系统误差是由、造成的,特点是多次重复测量的结果总是真实值,呈现单一倾向,相对误差等于 ,有效数字是指带有一位的近似数字。
【自主梳理】:探究中遇到的问题想问同学的?探究中遇到的问题想问老师的? 【名师导学】:【基础训练题】在使用打点计时器前应检查()(a ) (b ) (c ) (d )A 、所用电源是否符合要求B 、纸带是否平整C 、打点周期的等时性是否良好D 、复写纸安装是否正确 编者意图展示:本题重点考查打点计时器的使用【解析】(1)还应检查振针的高度是否适当,固定振动片的螺丝是否松动,如果有上述现象会出现漏点、双点、等时性不良情况。
高一物理必修1第一章运动的描述第4节实验:用打点计时器测速度导学案【教学目标】1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构,理解其基本工作原理。
2.经历使用打点计时器的过程,能正确、熟练地使用打点计时器。
3.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度。
理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法,会用这种方法计算瞬时速度。
4.能运用实验数据描绘v-t图象,并会根据画出的图象描绘物体运动速度的变化特点。
【教学重点】1.要了解打点计时器的使用方法和在实验中的作用2.要知道如何计算纸带上各点的速度3.会在v-t坐标系中描点、拟合曲线并描述物体运动的规律【教学难点】打点计时器的正确使用和掌握测速度的方法【自主学习】一、电磁打点计时器1.电磁打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点的仪器。
它使用交流电源,由学生电源供电,工作电压在。
当电源的频率是50Hz时,它每隔打一个点。
2.电磁打点计时器的结构如图所示。
通电以前,把纸带穿过两限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带上面。
接通电源后,在线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。
3.如果把纸带跟物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。
由这些点的位置,就可以了解物体的运动的情况。
二、电火花计时器1.电火花计时器的计时原理与电磁打点计时器相同,不过在纸带上打点的不是振针和复写纸,而是电火花和墨粉。
2.使用时,墨粉纸套在纸盘轴上,把纸带穿过限位孔如图所示。
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就打出一行点迹。
工作电压是。
当电源的频率是50Hz时,它每隔打一次点。
3.这种计时器工作时,纸带运动时受到的阻力比较小。
三、练习使用打点计时器1.了解打点计时器的结构,然后把它固定好。
4 实验:用打点计时器测速度[学科素养与目标要求]科学探究: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.科学思维:1.会用平均速度代替瞬时速度.2.会建立坐标系、描点连线,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电磁打点计时器电火花计时器结构示意图打点原理电磁作用下振片带动振针上下振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电打点工作电压 6 V以下低压交流电源220V交流电源打点周期(电源频率为50Hz)0.02s0.02s阻力来源纸带与限位孔、复写纸的摩擦,纸带与振针打点接触时的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦,比前者小二、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流电源上(电源频率为50Hz,电磁打点计时器接6V以下低压交流电,电火花计时器接220V交流电).(3)先接通电源开关,再用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源.(4)取下纸带,从能够看清的某个点开始,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 . (6)利用公式v =ΔxΔt 计算出纸带在这段时间内的平均速度.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数点到起始计数点之间的距离). 三、用打点计时器测量瞬时速度 1.原理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Δx 内的平均速度表示,即根据v =ΔxΔt ,当Δt 或Δx 较小时,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.如图1所示,E 点的瞬时速度可用D 、F 两点间的平均速度代表,即v E =ΔxΔt.图12.数据处理(1)测量:把纸带上能看得清的某个点作为起始点O ,以后的点分别标上A 、B 、C 、D ……,如图2所示,依次测出各点到O 点的距离,再算出OA 、AB 、BC ……的距离x 1、x 2、x 3…….图2(2)计算:若打点计时器打点的周期为T ,则A 、B 、C 、D ……各点的瞬时速度分别为:v A =x 1+x 22T、v B =x 2+x 32T 、v C =x 3+x 42T 、v D =x 4+x 52T…….(3)列表比较:把数据填入下表,根据数据判断纸带运动速度的变化情况.位置A B C D E F Gv /(m·s -1)3.注意(1)为了减小实验误差,A 、B 、C 、D ……不一定是连续计时点,比如可以隔四个点取一个计数点,此时两个计数点间的时间间隔T =0.1s.(2)计算某计数点的瞬时速度时,Δx 、Δt 应取该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间,即v n =x n +x n +12T. 四、用图象表示速度1.速度-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. 2.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(选填“是”或“不是”)物体运动的轨迹. 3.v -t 图象的应用(1)由图象能看出每一时刻对应的速度.(2)由图象可以确定速度的方向:速度为正,说明物体的速度方向与选定的正方向相同(图3中0~5s),速度为负,说明物体的速度方向与选定的正方向相反(图中5~6s).图3(3)由图象可以确定物体是加速运动还是减速运动.图中0~2s 内物体做加速运动,2~4s 内物体做匀速运动,4~5s 内物体做减速运动,5~6s 内,物体速度大小在增大,做加速运动.一、打点计时器的应用原理与操作例1 (2018·新乡市高一检测)(1)打点计时器是记录做直线运动物体的________和________的仪器.电火花计时器是其中的一种,其工作电压是________,电火花计时器靠电火花和墨粉打点,当交流电的频率为50Hz 时,它每隔________s 打一次点. (2)(多选)以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤,其中错误的操作是( ) A .把打点计时器固定在桌子上,把墨粉纸套在纸盘轴上,让纸带穿过限位孔 B .把打点计时器与4~6V 低压交流电源相连 C .用手水平地拉动纸带,然后打开脉冲输出开关D .取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x 0,用公式v =x 0t计算纸带运动的平均速度答案 (1)位置 时间 220V 0.02 (2)BC解析 (1)打点计时器是记录运动物体的位置和时间的仪器,均使用交流电源,电火花计时器的工作电压是220V ,当交流电频率为50Hz 时,它每隔0.02s 打一次点.(2)纸带正确的安装方法:把打点计时器固定在桌子上,把墨粉纸套在纸盘轴上,让纸带穿过限位孔,故A 正确;电火花计时器使用220V 交流电源,故B 错误;实验时应先打开电源,再拉动纸带,故C 错误;数据处理时应先取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x 0,用公式v =x 0t计算纸带运动的平均速度,故D 正确. 二、瞬时速度的计算与速度—时间图象例2 (2019·定远育才学校月考)(1)电磁打点计时器使用的是________(选填“交流4~6V”或“交流220V”)电源,实验室使用我国民用电(频率50Hz)时,如果每相邻的计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为______.(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A 、B 、C …七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对应位置如图4所示.图4可求出A 点到D 点的距离是________cm.(3)由实验数据可得A 点到D 点的平均速度是________m/s ;B 点的瞬时速度是________ m/s.(结果均保留两位有效数字)答案 (1)交流4~6V 0.1s (2)4.10 (3)0.14 0.13例3 某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,电源频率为50Hz ,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点.相邻计数点间的距离如图5所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.图5(1) 在实验中,使用打点计时器时应先________再________.(选填“释放纸带”或“接通电源”)(2) 每两个计数点间还有________个计时点没有标出.(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1s 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(计算结果均保留3位有效数字).v B v C v D v Ev F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关系图线.图6答案 (1)接通电源 释放纸带 (2)4 (3)0.4000.479 0.560 (4)见解析图 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. (2) 每两个计数点间还有n =Δt ΔT -1=0.1s0.02s -1=4个计时点没有标出.(3)v B =(3.62+4.38)×10-22×0.1m/s =0.400 m/s ;v C =(4.38+5.20)×10-22×0.1m/s =0.479 m/s ;v D =(5.20+5.99)×10-22×0.1m/s≈0.560 m/s.(4)图线如图所示:三、利用气垫导轨和光电门测速度如图7所示,当滑块在导轨上运动时,光电计时器利用光敏电阻的特性记录了遮光板通过光电门的时间,而遮光板的宽度Δx 已知,并且非常小,由于滑块通过光电门的时间Δt 非常短,在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动,所以可认为遮光板通过电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门时的平均速度v =ΔxΔt.图71.工字钢底座 2.底脚螺丝 3.滑轮 4.光电门 5.导轨 6.遮光板 7.滑块 8.缓冲弹簧 9.进气嘴例4 如图8所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt .测得遮光条的宽度为Δx ,用ΔxΔt 近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度.为使ΔxΔt更接近瞬时速度,正确的措施是( )图8A .换用宽度更窄的遮光条B .换用宽度更宽的遮光条C .提高测量遮光条宽度的精确度D .使滑块的释放点更靠近光电门 答案 A解析 瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,当Δt →0时,ΔxΔt 可看成物体的瞬时速度,Δx 越小,Δt 也就越小,A 项正确,B 项错误;提高测量遮光条宽度的精确度,不能减小Δt ,C 项错误;使滑块的释放点更靠近光电门,滑块通过光电门的速度更小,时间更长,D 项错误.1.(多选)在“用打点计时器测速度”的实验中,若打点周期为0.02s ,下列说法正确的是( )A.先接通电源,后拉动纸带B.先拉动纸带,后接通电源C.电火花计时器使用6V以下的交流电源D.连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02s答案AD解析使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带,A 正确,B错误;电火花计时器使用220V的交流电源,C错误;每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02s,连续n个计时点间有(n-1)个时间间隔,故时间间隔为(n-1)×0.02s,D正确.2.(2019·汉阳一中月考)图9为电火花计时器的示意图,电火花计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用交流电源,其工作电压是________V.图9操作基本步骤如下:A.当纸带通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器B.将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器C.启动电源,听到放电声,立即拖动纸带运动上述步骤正确的顺序是________.(填写步骤编号)答案220 BCA3.(2019·定远育才学校月考)电火花计时器是一种使用________(填“直流”或“交流”)电源的计时仪器;若电源的频率为50Hz,则每相邻两个计时点间的时间间隔为________s;若在实验时交流电源的电压突然减小且实验者并不知道,那么实验根据纸带上的数据计算某段时间内的平均速度值与实际值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).答案交流0.02 不变4.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10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10答案 0.10m/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v 1=d Δt 1=3.0×10-20.29m/s≈0.10 m/s,经过第二个光电门的速度v 2=d Δt 2=3.0×10-20.11m/s≈ 0.27 m/s. 5.在“用打点计时器测速度”的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50Hz ,记录小车运动的纸带如图11所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5共六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为1mm 的刻度尺,零刻度线跟“0”计数点对齐,由图可以读出三个计数点1、3、5跟“0”计数点的距离并填入表格中.图11距离 x 1x 2x 3测量值/cm计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v 2=______m/s. 答案 1.20 5.40 12.00 0.21解析 由题图可知x 1=1.20cm ,x 2=5.40cm ,x 3=12.00cm.每两个相邻计数点间的时间间隔T=0.10s ,v 2=x 132T =(5.40-1.20)×10-22×0.10m/s =0.21 m/s.6.如图12所示是打点计时器打出的一条纸带,电源频率为50Hz,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点的距离如图所示.图12(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.v 1v 2 v 3v 4 v 5数值(m/s)0.200.610.70(2)在图13坐标系中画出质点的速度—时间图象.图13答案 (1)0.40 0.69 (2)见解析图 解析 (1)两计数点间的时间间隔是T =0.1sv 2=x 132T =(9.0-1.0)×10-22×0.1m/s =0.40 m/sv 4=x 352T =(22.8-9.0)×10-22×0.1m/s =0.69 m/s(2)根据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.。
4.实验:用打点计时器测量小车的速度画出的图像描述物体的运动速度的变化特点.实验必备·自主学习——突出基础性素养夯基一、实验目的1.进一步练习使用打点计时器,通过纸带上打出的点测量瞬时速度.2.通过实验获取数据,利用图像处理实验数据.二、实验原理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Δx内的平均速度表示,即根据v̅=∆x∆t,当Δt或Δx较小时,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.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v E=∆x∆t.三、实验器材电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、学生电源(电火花打点计时器使用220V交流电源)、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、重物、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等.四、实验操作1.安装实验器材.把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一边,纸带前端固定在小车后部,然后穿过打点计时器,小车前端的细绳穿过定滑轮垂下,如图所示.2.使小车在木板上保持静止,并靠近打点计时器,开启打点计时器的电源开关.打点计时器稳定工作后,用手拉动细绳,使小车沿木板做直线运动.待小车运动约一半距离时,松开手,使小车依靠惯性继续运动,直到左端.纸带上会留下一系列点迹.[导学1] 计时点和计数点的比较计时点是打点计时器在纸带上打出来的点.计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点,一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点.选择点迹清晰的点开始,通常每5个计时点取一个计数点,相邻计数点的时间间隔为0.1 s.[导学2] 打点纸带的数据如何测量误差更小测量各段距离时,用长尺一次性完成较好,以减小实验误差,不要用短尺分段测量.五、处理数据1.在纸带上选取一段点迹清晰并且没有重叠的区间,把第1个点标为0,而后依次标为A、B、C、D、E…….2.用刻度尺测量出各点的位置(一般使刻度尺的零刻度线与0点对齐,即0点的位置记为0),并记录在表中.3.计算两相邻计时点间的位移x OA、x AB、x BC、x CD……并记录在表中.4.利用公式v̅=∆x计算纸带上各相邻计时点间的平均速度,v̅O A、v̅A B、v̅B C、v̅C D…….∆t计算出的速度可以代表在Δx这一段位移内任意一点的瞬时速度,将5.(1)根据v̅=∆x∆t数据填入表中.(2)利用vt图像分析物体的运动用横轴表示时间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vt 图像.六、误差分析1.打点计时器打点周期不稳定.2.根据纸带测出的位移存在偶然误差.[拓展] 系统误差和偶然误差(1)系统误差①来源:实验原理不够完善,实验仪器不够精确,实验方法粗略.②特点:实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小.③减小方法:优化实验原理,提高实验仪器的测量精确度,设计更精巧的实验方法.(2)偶然误差①来源:偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的.例如,用刻度尺多次测量长度时估读值的差异,电源电压的波动引起测量值的微小变化等.②特点:多次重复测量时,偶然误差有时偏大,有时偏小,且偏大和偏小的概率比较接近.③减小方法:多次测量取平均值可以减小偶然误差.关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一实验原理和实验操作两种计时器的比较【典例示范】题型1 打点计时器的原理及使用例1打点计时器是高中物理中重要的实验仪器,关于图中甲、乙两种打点计时器,请回答下面问题.(1)甲图是________打点计时器,电源采用的是________.(2)乙图是________打点计时器,电源采用的是________.(3)甲、乙两种打点计时器所用电源频率为50Hz,则打点周期分别为________s和________s.题型2 实验操作例2 (1)图甲是电火花打点计时器的示意图.电火花打点计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用________(选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50Hz时,每隔________s 打一次点.电火花打点计时器使用时的基本步骤如下:A.当纸带完全通过电火花打点计时器后,及时关闭电源B.将电火花打点计时器电源插头插入相应的电源插座C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花打点计时器D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动上述步骤正确的顺序是________________.(按顺序填写步骤字母)(2)如图乙所示的纸带是某同学练习使用电火花打点计时器时得到的,纸带的左端先通过电火花打点计时器,从点迹的分布情况可以断定纸带运动得________(选填“越来越快”或“越来越慢”).若所用电源的频率为50Hz,从打下A点到打下B点共14个点迹,历时________s.素养训练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写的不完整的实验步骤,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写在空白处.A.将电磁打点计时器接在________电源上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C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离ΔxD.切断电源,取下纸带E.先________后________,在纸带上打下一系列小点实验步骤的合理顺序是________________.素养训练2 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写的不完整的实验步骤,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按顺序写在空白处.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50Hz的低压________(填“交流”或“直流”)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________(填“插孔”或“限位孔”),并压在________(填“白纸”或“复写纸”)下面;C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx;D.切断电源,取下纸带,如果共有6个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt=________;E.打开电源开关,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________.探究点二纸带的测量、分析与计算【典例示范】题型1 利用纸带判断物体的运动情况例3 (多选)关于打点计时器打出的纸带,下列说法正确的是( )A.点迹均匀,说明纸带做匀速直线运动B.点迹变稀,说明纸带做加速直线运动C.点迹变密,说明纸带做加速直线运动D.相邻两点间的时间间隔相等题型2 利用打点计时器测速度的实验数据处理例4某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中,让重锤自由下落,打出的一条纸带如图所示,图中直尺的单位为cm,点O为纸带上记录到的第一点,点A、B、C、D…依次表示点O以后连续的各点.已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点.(1)请分别读出DF、FH的长度DF=________mm,FH=________mm;(2)求出E、G点的速度v E=________m/s,v G=________m/s.(保留两位小数)素养训练3 在一次实验中,使用电磁打点计时器测速度(所用交变电源的频率为50Hz),得到如图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出,下列表述正确的是( )A.实验时应先放开纸带再接通电源B.实验中电磁打点计时器直接接在220V的交变电源上C.从纸带上可求出计数点AC段对应的平均速率D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s素养训练4 某实验中学的实验小组成员利用纸带分析物体的运动时,从打出的若干条纸带中选取一条比较清晰的纸带,如图所示,图中的七个计数点中每相邻两计数点间还有四个点没有标出.已知该小组的同学使用的交变电源的频率为50Hz.用刻度尺测量出的相邻两计数点之间的距离如图所示.请回答下列问题(计算结果保留3位有效数字):(1)计数点0与计数点6之间的平均速度约为________m/s;(2)打下计数点4时纸带的速度约为________m/s;(3)如果该小组的同学所使用的交变电源的频率小于50Hz,而计算时仍按照50Hz来进行,则以上求解得到的结果应________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值.随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1.在“用打点计时器测纸带的速度”的实验中,若打点周期为0.02s,下列说法正确的是( )A.启动电源与拉动纸带可以同时进行B.先拉动纸带,后启动电源C.电火花打点计时器使用6V以下的交变电源D.连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02s2.在实验中,某同学得到一条打点清晰的纸带,如图所示,要求测出D点的瞬时速度.本实验采用包含D点在内的一段时间间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度,已知交流电源的频率为50Hz,下列几种方法中最准确的是( )A.AG∆t1=v D,Δt1=0.12s B.BE∆t2=v D,Δt2=0.06sC.CE∆t3=v D,Δt3=0.1s D.CE∆t4=v D,Δt4=0.04s3.如图所示,是某位同学练习使用打点计时器得到的纸带,纸带的左端与运动物体相连,从点迹的分布情况可以看出:纸带________是匀速通过打点计时器的,纸带________是越走越快的,纸带________先是越走越快后来是越走越慢的.4.如图所示是用打点计时器测小车瞬时速度时得到的一条纸带的一部分,从0点开始按照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6,…现在量得0、1间的距离x1=5.18cm,1、2间的距离x2=4.40cm,2、3间的距离x3=3.62cm,3、4间的距离x4=2.78cm,4、5间的距离x5=2.00cm,5、6间的距离x6=1.22cm.(每0.02s打一次点)(1)根据上面的记录,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在表中.(2)根据(1)中表格,在下图中画出小车的速度—时间图像,并说明小车速度变化的特点.4.实验:用打点计时器测量小车的速度关键能力·合作探究探究点一【典例示范】例1 解析:甲为电磁打点计时器,采用的是6V的交流电源;乙为电火花打点计时器,s 采用的是220V的交流电源;两种打点计时器所用电源频率为50Hz,则打点周期均为T=150=0.02s.答案:(1)电磁6V的交流电源(2)电火花220V交流电源(3)0.02 0.02例 2 解析:(1)电火花打点计时器和电磁打点计时器都是使用交流电源的计时仪器,当电源的频率为50Hz时,每隔0.02s打一次点;实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则,故正确的步骤顺序是CBDA.(2)打点计时器所用电源频率为50Hz时,每隔0.02s打一个点,从左往右,纸带上两点之间的距离越来越大,说明纸带运动得越来越快.从打下A点到打下B点共14个点迹,从A到B共有13个时间间隔,所以所用时间t=13×0.02s=0.26s.答案:(1)交流0.02 CBDA (2)越来越快0.26素养训练1 解析:将电磁打点计时器接在交流电源上.先接通电源后拉动纸带,在纸带上打下一系列小点.实验步骤的合理顺序是BAEDC.答案:交变(或6V以下交变) 接通电源拉动纸带BAEDC素养训练2 解析:电磁打点计时器使用的是低压交流电源,因此要将导线接在低压交流电源上;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,这样才能通过振针把点打在纸带上;打点计时器的打点周期为0.02s,若打n个点,则有(n-1)个时间间隔,故这段纸带记录的时间Δt=0.02×(6-1) s=0.10s;实验步骤的顺序一般要先安装器材即首先进行B、A步骤,然后进行实验即进行E步骤,实验结束要先关掉电源,即进行D步骤,最后进行数据处理,即进行C步骤,故实验步骤的合理顺序是:BAEDC.答案:交流限位孔复写纸0.10s BAEDC探究点二【典例示范】例3 解析:打点计时器打点的频率是一定的,相邻两点间的时间间隔相等,如果纸带做匀速直线运动,则点迹均匀;如果纸带做加速直线运动,则点迹变稀;如果纸带做减速直线运动,则点迹变密.故A、B、D说法正确,C说法错误.答案:ABD例4 解析:(1)由图可知DF=3.55cm=35.5mm;FH=5.20cm=52.0mm.(2)E点的速度v E=x DF2T =35.50.04mm/s=0.8875m/s≈0.89m/s,G点的速度v G=x FH2T =52.00.04mm/s=1.30m/s.答案:35.5 52.0 0.89 1.30素养训练3 解析:A错:实验时应先接通电源再放开纸带;B错:电磁打点计时器使用的是6V的交流电源;C对:AC段对应的平均速率v̅AC=x2+x32T;D错:相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s.答案:C素养训练4解析:(1)计数点0与计数点6之间的平均速度v̅=ΔxΔt=(2.80+4.40+5.96+7.57+9.10+10.71)×10−26×(0.02×5)m/s=0.676m/s.(2)当打点计时器打下计数点4时,纸带的瞬时速度最接近于计数点3和5之间的平均速度,则v4=Δx35Δt35=(7.57+9.10)×10−22×(0.02×5)m/s=0.834m/s.(3)当交变电源的频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点,当交变电源的频率低于50Hz时,打点计时器打相邻点的时间间隔将大于0.02s,因此算出的速度将比真实值大.答案:(1)0.676 (2)0.834 (3)大于随堂演练·自主检测1.解析:使用打点计时器打点时,应先启动电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带,A、B错误;电火花打点计时器使用220V的交流电源,C错误;每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02s,连续n个计时点间有(n-1)个时间间隔,故时间间隔为(n-1)×0.02s,D正确.答案:D2.解析:时间间隔应取得尽量小,这样平均速度才能更接近瞬时速度.注意CE段对应的时间间隔为0.04s.答案:D3.解析:纸带甲相邻两计数点之间的距离相等,所以是匀速通过打点计时器的;纸带乙从左到右相邻两计数点之间的距离增大,所以是越走越快的;纸带丙从左到右相邻两计数点之间距离先增大再减小,所以是先越走越快,后来又越走越慢的.答案:甲乙丙4.解析:(1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示,相邻两计数点的时间间隔Δt=2×0.02s=0.04s,则打1点时:v1=x1+x22Δt =1.20m/s;打2点时:v2=x2+x32Δt=1.00m/s;打3点时:v3=x3+x42Δt =0.80m/s;打4点时:v4=x4+x52Δt=0.60m/s;打5点时:v5=x5+x62Δt=0.40m/s.将数值填入表格中:(2)描点并连线得小车的速度—时间图像,如图所示.由图像可知,小车速度逐渐减小.答案:见解析。
1.4用打点计时器测速度教学设计——导学案一、学习目标1、解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成, 知道打点计时器的计时原理,并学会使用打点计时器。
2、掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。
3、能测量平均速度和瞬时速度。
4、学会用图象表示物理规律的方法,理解v—t图象,理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。
二、课前预习1、电磁打点计时器使用的电源是,当电源是50Hz时,它每隔打一个点。
操作时,纸带应穿过,复写纸套在上,放在纸带的(“上面”或“下面”),打点时应先(“接通电源”或“释放纸带”)后。
2、电火花打点计时器使用的电源是,当电源是50Hz时,它每隔打一个点。
操作时,把套在纸盘轴上,把纸带穿过,将纸带从限位孔中穿过。
思考探究与反馈练习:(一)认识打点计时器1、哪一种可能引起较大的误差?为什么?3、探究问题:1、若电磁打点计时器打出的点迹不够清晰的原因可能是?()A:电源电压偏低 B:永磁体磁性不足 C:振针位置过高D:复写纸陈旧 E:振动片不在永磁体的中央2、一学生在练习使用打点计时器时,纸带上打出的不是圆点,而是一些短线,这可能是因为()A、打点计时器错接在直流电源上B、电源电压不足C、打点计时器使用的电压过高D、振针到复写纸片的距离太小4、打点计时器的作用:(1)测(电源频率50H z,每隔___秒打一个点)(2)测(3)研究纸带→研究物体运动强化练习:电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是( )A .时间间隔B .位移C .平均速度D .瞬时速度 三、练习使用打点计时器 1、操作步骤(1)固定计时器 (2)穿纸带 (3)启动电源,拉纸带,随后立即关电源 (4)处理纸带测平均速度需要测量的量有:, 。
关系式: 。
1、每隔0.08s 计算一次速度,应该怎么做?若是每隔0.1S 呢? 2.如何测出5点的瞬时速度? 探究问题:1、对于从实验中得到的纸带,纸带上的点有疏有密,那点迹密集的地方表示物体运动的速度 (“较大”或“较小”)。
《必修一》专题四 记录物体的运动信息
一、知识回顾
1.打点计时器
打点计时器是一种记录物体运动的 和 信息的仪器。打在纸带上的点,
记录了纸带的运动信息,如果把纸带和物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体
在不同时刻的位置。
(1)电磁打点计时器:它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器。当接通 低
压 电源时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便上下振动起来,位于振片一端的振
针就跟着上下振动而打点,这时,如果纸袋运动,振针就在纸带上打出一系列点。当交流电
源的频率是50Hz时,它每隔 打一个点,即打出的纸袋上每相邻两点间的时间间隔
为。
(2)电火花打点计时器:它时利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器。当通电
交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸
盘到负极的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当交流电源的频
率是50Hz时,它每隔 打一个点,即打出的纸袋上每相邻两点间的时间间隔为。
【
电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力 ,比电磁打点计时器实验误差
。
2.使用打点计时器时应该注意以下问题:
(1)电源的电压要符合要求,电磁打点计时器应使用 交流电源;电火花计时器
使用 交流电源。
(2)使用电火花打点计时器时,应注意把 条纸带正确穿好,墨粉纸盘
;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过 ,压在复写纸 面。
(3)使用打点计时器时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。
…
(4)释放前,应使物体停靠在 打点计时器的位置。
(5)打点计时器在纸带上应打出轻重合适的 ,如打出的是短横线,就调整一
下 距复写纸片的高度,使之增大一点。
(6)纸带的选择,要选择点迹清晰、分布合理的纸带,找计数点时舍掉开始归于密集
的点。
(7)出现误差较大的原因是阻力过大。可能是 、 、
、复写纸不符合要求等。
3.实验数据处理
(1)根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度.
¥
①在纸带上相邻两点的时间间隔均为 s(电源频率为50 Hz),所以点迹密集的地方表示
纸带运动的速度小。
②根据v=ΔxΔt,求出任意两点间的平均速度,这里Δx可以用直尺测量出两点间的距
离,Δt为两点间的时间间隔数与 s的乘积.这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度.
(2)粗略计算瞬时速度
某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示,如图1-4
-2所示,vE≈vDG或vE≈vDF.
图1-4-2
说明:在粗略计算E点的瞬时速度时,可利用v=ΔxΔt公式来求解,但须注意的是,如
果取离E点越接近的两点来求平均速度,这个平均速度越接近E点的瞬时速度,但是距离过
小会使测量误差增大,应根据实际情况选取这两个点.
%
4.利用v-t图象分析物体的运动
(1)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,即得到如图1-4-3所示的v-t图象。
图1-4-3
图1-4-4
(2)v-t图象的意义
,
v-t
图象非常直观地反映了 的情况,它并不是物体运动的轨
迹。
(3)匀速直线运动的v-t图象
①匀速直线运动的v-t图象是与时间轴平行的直线,如图1-4-4所示,直线a、
b
分别表示va=4 m/s,vb=8 m/s.
1-4-5
②从匀速直线运动的v-t图象中不仅可以看出速度的大小,并且可以求出位移,根据
位移公式x=vt,在v-t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积,如图1-4-5
中画斜线的部分。
|
【参考答案】
1.位移,时间 (1)4~6V,交流, (2)220V,
2.(1)4~6V,220V (2)2,夹在两纸带之间,限位孔,下 (4)靠近
(5)小圆点,振针 (7)压纸框架压纸带过紧,纸带边缘不整齐,纸带不平直
4.(2)速度随时间变化
二、题型训练
1.根据打点计时器打出的纸带,可以从纸带上不经过计算而直接得到的物理量是( )
A.位移 B.时间间隔 C.加速度 D.平均速度
。
2.下列关于使用电磁打点计时器的说法正确的是( )
A.不要在未放纸带时通电打点,每次打点完毕,应及时切断电源,切忌长时间通电使用
B.每打完一条纸带,要将复写纸调整一下,确保下一次打点清晰
C.若发现振片振幅不稳定,应调节振片螺母,以使振片稳定
D.若打出的点带尾巴或双点,是由于振针太长所造成的,应适当调整振针的长度
3.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹。下列关于纸带上点迹的说法中
正确的是( )
A.点迹记录了物体运动的时间
【
B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状
D.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况
4.某同学在用打点计时器做实验时,得到的纸带如图所示,请你判断一下这可能是因为( )
A.打点计时器错接在直流电源上
:
B.电源的电压不稳
C.电源的频率不稳定
D.振针压得过紧
5.关于打点计时器打出的纸带,下列叙述中正确的是( )
A.点迹均匀,说明纸带做匀速运动
B.点迹变稀,说明纸带做加速运动
C.点迹变密,说明纸带做加速运动
;
D.相邻两点间的时间间隔相等
6.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀,下列判断正确的是( )
A.点迹密集的地方物体运动的速度较大
B.点迹密集的地方物体运动的速度较小
C.点迹不均匀说明物体做变速运动
D.点迹不均匀说明打点计时器有故障
~
7.打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电,其相邻点的时间间隔是T,若纸带上共打出
N
个点,这纸带上记录的时间为t,则下列各式正确的是( )
A.T= s,t=NT B.T= s,t=(N-1)T
C.T= s,t=(N-1)T D.T= s,t=NT
8.图1-4-8是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为 s,纸
带旁边是一把最小刻度为1 mm的直尺,试计算拖着纸带做直线运动的物体:
(1)在AC这段时间内的平均速度;
(2)在B点的瞬时速度.
$
9. 一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不
很完整的纸带,如图1-4-1所示.纸带上有六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没
有画出,所用交流电的频率为50 Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米.
图1-4-1
(1)计算0~6点之间的平均速度;
》
(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少
【参考答案】
(点拨:因为打点计时器每隔 s打一次点,根据纸带上打点的个数可确定出时间间隔,故A
正确;由刻度尺可直接测量出两点间距离即位移大小,故B正确;速率和平均速度可通过上
述A、B项,再进行计算方可求得,因此C、D项错.)
8. 解析 (1) x= cm,A到C共10个点,9个时间间隔,所以A到C所用的时间
t= s×9= s,所以AC这段时间内的平均速度v
=xt=错误!= m/s;
(2)根据公式vB=ΔxΔt来计算B点的瞬时速度。为了尽量精确,取靠近B点的左右两个点,
左边点在刻度尺上的读数是1.77 cm,右边点在刻度尺上的读数是2.65 cm,那么
Δx=2.65 cm-1.77 cm=0.88 cm,两点间相隔的时间为Δt= s×2= s,所以B点的瞬
时速度vB=ΔxΔt=错误!=0.22 m/s.
答案 (1) m/s (2) m/s
9. 解析 (1)0到6点间的平均速度为:
v
=ΔxΔt=错误!×10-2 m/s=0.676 m/s≈0.68 m/s
(2)当打点计时器打第4个点时,小车的瞬时速度应当最接近于3~5点间的平均速度,
则v4=Δx35Δt35=错误!×10-2 m/s=0.834 m/s≈0.83 m/s