2019秋金版学案高中物理必修1(人教版)练习:第一章4实验:用打点计时器测速度含解析
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实验:用打点计时器测速度一、教学目标1.了解做实验的重要性以及怎样做好物理实验;2.了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法;3.知道两种计时器打点的时间间隔都是由电源的频率决定的。
如果电源的频率为50Hz, 则每隔0.02s打一个点;4.学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况,会测量物体的速度,掌握一些处理数据的基本方法。
二、教学重点、难点1.学会使用打点计时器;2.能根据纸带计算物体运动的平均速度。
三、教具准备电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺。
四、课时安排1课时五、教学过程(一)电磁打点计时器它是一种使用交流电源的计时仪器。
工作电压为4V~6V, 当电源的频率是50Hz时, 它每隔0.02打一次点,构造以及原理如书。
(二)电火花计时器它是一种使用交流电源的计时仪器。
工作电压为220V, 当电源的频率是50Hz时, 它每隔0.02打一次点,电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力较小,误差较小,构造以及原理如书。
出示例题:电磁打点计时器的打点周期取决于()A.交流电压的高低B.交流电的频率C.永久磁铁的磁性强弱D.振针与复写纸间的距离答案:( B )(三)练习使用电磁打点计时器.1.使用方法(1)把电磁打点计时器固定在桌子上面,对照使用说明书,了解其构造(2)接通10V以下交流电源, 用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,立即关闭电源(3)取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,如果数出n个点, 点之间的间隔数为(n-1)个,用Δt = 0.02(n-1) s, 计算出纸带从第一个点到第n点的运动时间。
(4)用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δχ。
利用公式Δυ=Δχ/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度,把测量和计算的结果填入表1中。
表1:纸带在某段时间内的平均速度( 6 ) 在纸带上找出连续的六个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F, 用刻度尺量出相邻的两点间的距离Δχ1,Δχ2,Δχ3, Δχ4, Δχ5( 如图 ),把数据填入表2,根据这些数据,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动,是加速运动还是减速运动,并写明理由。
第四节实验:用打点计时器测速度自学导引:一、认识打点计时器1、打点计时器是一种2、电磁打点计时器1)结构:2)工作电压是,当电源是50Hz时,每隔打一个点。
3)工作原理:当接通电源时,在的作用下,便振动起来,带动上下振动,这时如果纸带运动,就通过在纸上留下一行小点.4)电磁打点计时器使用方法:①固定:安装好复写纸并将打点计时器固定在桌子边缘或铁架台上。
②穿:将穿过限位孔与墨粉纸盘。
③定:将打点计时器接入50Hz交流电源,电压从4 V开始,观察振动情况,若振动片振幅较小再升高电压至6 V。
④接:启动电源,然后拖动纸带(或释放物体)打出点,观察点迹是否 .⑤关:打完点后,立即电源5)注意事项:①工作电流为②工作电压为以下③实验前检查打点的稳定性和清晰程度④使用时应先,待打点计时器稳定时再拉动纸带或释放物体⑤手拉动时,速度应适当一些,以防打的点迹太密集3、电火花打点计时器1)结构:2)工作电压是,3)工作原理:使用时,套在纸盘轴上,把纸带穿过限位孔.接通交流电源,按下开关时,计时器发出的脉冲电流经、到纸盘轴,产生放电.当电源是50Hz时,它每隔打一个点。
4、电火花计时器使用方法:①固定:安装好并将打点计时器固定在边缘或铁架台上。
②穿:将纸带穿过与③定:将打点计时器接入交流电源。
④接:启动电源,然后拖动(或释放物体打出点并观察点迹是否清晰.⑤关:打完点后,立即关闭电源二、练习使用打点计时器实验目的:利用打出的纸带研究物体的运动实验器材:实验步骤:(1)将电火花计时器固定在上,检查是否已经正确地套在纸盘轴上。
(2)把纸带装好(3)把电火花计时器的电源插头插在的交流电源上。
(4)按下,用手水平地拉动,纸带上就打出一行小点,随后立即电源.快乐体验:1.接通电源与释放纸带(或物体),这两个操作时刻之间的关系应当是 ( ) A.先接通电源,后释放纸带 B.先释放纸带,后接通电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可以2.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3.一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,你能告诉他可能的原因吗?( )A.打点计时器错接在直流电源上 B.电源电压过低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.对纸带上的点迹说法正确的是?( )A:点迹记录了物体运动的时间。
1.4 《实验:用打点计时器测速度》学案【学习目标】1. 了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法2. 知道两种计时器打点的时间间隔都是由电源的频率决定的3.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况,并学会测定平均速度和瞬时速度4.学会用图象表示速度变化规律的方法,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【重点难点】重点:学会使用打点计时器;能根据纸带计算物体运动的速度;难点:处理纸带的方法,用描点法画图像的能力。
【课前预习】1.电磁打点计时器它是一种使用电源的仪器。
工作电压在V以下, 当电源的频率是50Hz时, 它每隔s打一次点,构造以及原理如书。
通电以前,把纸带穿过,再把套在轴上的压在的上面。
2.电火花计时器它是一种使用电源的仪器。
它利用在纸带上打出墨迹而显示出点迹,工作电压一般为220v的民用交流电, 当电源的频率是50Hz时, 它每隔s打一次点,优点是电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力较,构造以及原理如书。
使用时,套在纸盘轴上,把纸带穿过。
3. 用打点计时器测量瞬时速度用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度。
所取的时间间隔越接近该点,计算出的平均速度就越该点的瞬时速度。
4.用图象表示速度物体的运动也可以用图象描述,它可以更直观地反映速度变化的规律。
以速度v为轴,时间t为轴,在方格纸上建立直角坐标系,描述速度与时间的变化规律,这种图象叫做图象或图象。
【堂中互动】例题1:打点计时器的打点周期取决于()A.交流电压的高低B.交流电的频率C.交流电的电流大小D.振针与复写纸间的距离解析:打点计时器打点周期只取决于交流电的频率,与其他无关。
故选 B拓展:若打点计时器所接交流电的频率为50HZ,则打点周期为多少?例题2:关于电磁式打点计时器的使用,下列说法中正确的是( )A.应接低于6V的直流电源B.纸带必须穿过限位孔,并注意把纸带压在复写纸的上面;C.要先通电,后释放纸带,纸带通过后立即切断电源;D.要先释放纸带,后通电,纸带通过后立即切断电源;解析:打点计时器分电磁打点计时器和电火花打点计时器,只有电磁打点计时器用的是低压交流电源,不是直流,故A错。
绝密★启用前人教版必修1 第一章运动的描述4.实验:用打点计时器测速度第Ⅰ部分选择题一、选择题:本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1.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,不通过计算可以直接得到的物理量是( )A.相邻两点间的时间间隔B.位移C.瞬时速度 D.平均速度2.在练习使用打点计时器时,小车拖动纸带运动并在纸带上面打下一系列的小点,根据你打出的纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时( )A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断C.必须通过计算全程的平均速度来判断D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断3.在下列四个图象中,表示做匀速直线运动的是( )4.打点计时器所用的电源是50Hz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( ) A.T=0.1s,t=NTB .T =0.05s ,t =(N -1)TC .T =0.02 s ,t =(N -1)TD .T =0.02s ,t =NT5.根据打点计时器打出的纸带( ) A .能准确地求出某点的瞬时速度 B .只能粗略地求出某点的瞬时速度 C .能准确地求出某段时间内的平均速度D .可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度6.以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤,请将有错误的操作选择出来( )A .把打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并压在纸带下面B .把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与4~6 V 低压交流电源相连C .用手水平地牵动纸带,然后打开电源开关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,时间间隔为t ,用公式v =0x t计算纸带运动的平均速度7.如图所示为某次实验中打出的一条纸带,图中O 为小车运动的起始点,O 点到A 点之间点迹密集且有部分点不清晰。
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,学会安装和使用。
2.理解根据纸带测量速度的原理,学会粗略测量瞬时速度。
3.理解速度—时间图象的意义,掌握描点法画图象的方法。
重点:1.打点计时器的使用。
2.由纸带计算物体运动的瞬时速度。
3.画物体的速度—时间图象。
难点:1.对纸带数据的处理。
2.图象的画法及对图象理解。
自主学习:(一)打点计时器1、电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器,其结构如图所示。
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。
2、电火花计时器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,其结构如图所示。
使用时,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。
如果把纸带跟运动的物体连接在一起,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,也记录了相应的时间。
通过对纸带上点子之间距离的研究,可以了解物体运动的情况。
3、两种计时器的比较:电磁打点计时器电火花计时器电源电压电源频率特点(二)练习使用打点计时器(步骤详见课本 P22)〖思考与讨论〗注意事项:①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,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使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间,使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)用打点计时器测量瞬时速度测量方法: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。
第一章运动的描述4 实验:用打点计时器测速度1.打点计时器使用交流电源的频率为50 Hz,在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,若交流电的频率变小了而未被发现,则测得小车的速度值与真实值比较将()A.偏大B.偏小C.无影响D.无法判断解析:打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的,且打点的频率等于电源的频率.当交流电的频率为50 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一个点;当交流电频率低于50 Hz时,打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 s,计算速度时如果仍按0.02 s,由v=ΔxΔt可知,将导致测量出的速度值大于其真实值.答案:A2.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________________.解析:A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D项中纸带上记录的时间Δt=(n-1)×0.02 s.合理的实验步骤为BAEDCF.答案:交流限位孔复写纸(n-1)×0.02 s BAEDCF3.一辆小车沿一条直线运动,车上放着盛水的漏滴,每隔2.0 s 滴一滴水,水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹如图所示,图中还放着一把刻度尺,其零刻度线与O点对齐,若从小车通过O点开始计时,则当滴下水滴G时,小车运动时间是________________s,AH 段的平均速度为________________m/s(保留3位有效数字).解析:0点开始计时到G时共有7个时间间隔,每个间隔为2.0 s,则总时间为14.0 s,AH段平均速度v=x AHt AH=32-214m/s=2.14 m/s.答案:14.0 s 2.144.(1)电磁打点计时器使用的电源应是____________(填“交流4~6 V”或“交流220 V”),实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时,如果每相邻的两计数点间还有4个点未标出,则相邻两个计数点的时间间隔为__________秒.(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,并取其中的七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对应如图所示.由图可得出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(结果保留两位有效数字).解析:(1)电磁打点计时器使用的是4~6 V的低压交流电,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T=5×150s=0.1 s.(2)刻度尺为毫米刻度尺,分度值为1 mm,故由图可知,AD之间的距离为4.20 cm,(3)由平均速度等于位移除以时间可以解出AD间的平均速度为:v AD=x AD3T=0.0423×0.1m/s=0.14 m/s.从图中可知AC间的距离为2.55 cm,故B点的瞬时速度是v B=x AC 2T=0.025 52×0.1m/s=0.13 m/s.答案:(1)交流4~6 V0.1(2)4.20(3)0.140.135.如图甲所示是用小车拖动纸带,用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点.相邻计数点间的时间间隔为0.1 s.试求:图甲(1)打点计时器打下B 点时小车的瞬时速度;(2)在图乙中作出速度—时间图象.图乙解析:(1)v B =x AC 2T =52.0×10-32×0.1 m/s =0.26 m/s (2)v C =x BD 2T =(84.0-24.0)×10-32×0.1 m/s =0.30 m/s v D =x CE 2T =(120.0-52.0)×10-32×0.1 m/s =0.34 m/s 速度—时间图象如图所示答案:(1)0.26 m/s (2)见解析图 美文欣赏 1、 走过春的田野,趟过夏的激流,来到秋天就是安静祥和的世界。
第1章第4节实验:用打点计时器高速度 (教案)物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
备课资源J0201-1型数字计时器使用方法1. 使用前的检查与调整:第一步,先不插入光电门,把功能转换开关K1拨向S1计时档,打开电源开关,数码管应跳字。
第二步,把两个光电门分别插入输入插座“Ⅰ”、“Ⅱ”,数码管应停止跳字;如果仍不断跳字,表明光电门的发光管光线没照准接受管,或者光电门的四芯插头没插好,应仔细加以调整,直至数码管停止跳字为止。
第三步,检查清零性能,按一下“复位”钮,数码管应全部清零;间隔2~3s连续接通电源,数码管应能自动全部清零。
仪器接通电源后,要经5分钟预热,使时基脉冲达到稳定后,再开始使用。
2. S1档计时:K1置“S1”档,对任一光电门遮光,便开始计时,露光则停止计时。
数码管显示的数字为遮光的时间值。
3. S2档计时:K1置“S2”档,对任一光电门第一次遮光即开始计时,第二次遮光则停止计时。
数码管显示的数字为两次遮光间隔的时间值。
S1和S2档计时所得时间值的读数,为数码管显示的数字与所取的时基信号单位之积。
假如显示的数字为153,时基信号为1ms时,读数为153ms;时基信号为10ms时,续数则为1.53s。
4. 光控计数:K1置“计数”,对任一光电门每遮光一次,数码管就累加一个字,显示出遮光的次数。
5. 数码管窗口玻璃丝有机玻璃,经摩擦会产生静电,以致感应数码管的亮段消失,要待一会才能恢复。
因此,在使用过程中,禁忌用手或其他干燥物揩拭窗口玻璃,以免造成数码管暂时不亮的现象。
学情分析“打点计时器”是高中学生实验中用的最多,自然也是考查最高频的实验器材,本课是高中阶段学生用打点计时器做的第一个实验,也是整个高中物理课程的第一个实验。
以往这节课的教学往往重在实验操作与步骤,数据记录与处理的教学,至于“打点计时器”这一器材,似乎是横空出世,为什么要用打点计时器来测速?利用打点计时器测速的优势和劣势各是什么?生活中我们又用什么测速?等一系列问题学生在认知上是存在困惑的,匆匆地让学生用陌生的打点计时器进行实验,学生对测速的原理和方法的认识是不深刻的,对实验技能的掌握是不牢固的,当遇到其他类似测速装置时,自然不能顺利完成知识的迁移。
人教版高一必修1第一章 第4节 实验:用打点计时器测速度 课时练习一、实验题1.打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请完成下列有关问题.(1)如图所示是两种打点计时器的图片,其中图乙是________(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器.(2)关于上述两种打点计时器,下列说法正确的是__________.A.甲图中的打点计时器使用直流电源,乙图中的打点计时器使用交流电源B.它们都使用10 V以下的交流电源C.当电源频率为50 Hz时,它们都是每隔0.02 s打一个点D.乙图中的打点计时器工作时,纸带运动受到的阻力较小,所以实验误差也较小2. 如图所示是一打点计时器打出的纸带,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,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计时点未画出,测得各计数点到0点的距离如图所示,求出各计数点的瞬时速度并画出v-t图像.3. 像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a 、b 间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图乙所示装置测量,乙图中MN 是水平桌面,PQ 是长1 m 左右的木板,Q 是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出.让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2 s 和2.0×10-2 s .用游标卡尺测量小滑块的宽度d.读出滑块的宽度d =5.015 cm.则滑块通过光电门1的速度v 1=________m/s ,滑块通过光电门2的速度v 2=________m/s.4. 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(纸带的左端先通过打点计时器).从点迹的分布情况可以判断:纸带________是匀速通过打点计时器的,纸带________是越走越快的,纸带________是开始越走越快,后来又越走越慢的.若所用电源的频率是50 Hz ,图中D 纸带,从A 点通过计时器到B 点通过计时器,历时________s ,位移为________m ,这段时间内纸带运动的平均速度是________m/s ,BC 段的平均速度是________m/s ,AD 段的平均速度是________m/s (保留两位小数) A BCD5. 图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.①已知打点计时器电源频率为50Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________.②ABCD 是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A 、B 两点间距s __________;C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字).(1)在如下基本步骤中,正确的排列顺序为________.使用电火花打点计时器分析物体运动情况的实验中:6.A.把电火花打点计时器固定在桌子上B.安放纸带C.松开纸带让物体带着纸带运动D.接通220 V交流电源E.按下脉冲输出开关,进行打点(2)在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在________上,还要检查________是否夹在纸带之间.7. 用接在50 Hz交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况.某次实验中得到的一条纸带如图所示,从比较清晰的点起,每五个点取一个计数点,分别标明0、1、2、3、…,量得0与1两点间的距离,2与3两点间的距离,则小车在0与1两点间的平均速度________m/s,在2与3两点间的平均速度________m/s.据此判定小车做________(选填“加速”或减速”)运动.8. 如图所示是用打点计时器测小车瞬时速度的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=50 Hz).(1)根据上面的记录,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.位置12345v/(m·s–1)_______________(2)根据(1)中表格的数据,在图中画出小车的速度–时间图象_________,并说明小车速度变化的特点_________.二、多选题9. 关于打点计时器的原理和使用方法,下列说法正确的是()A.电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉B.如果纸带上相邻两个计数点之间有四个计时点,则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08 s(设电源频率为50 Hz)C.如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏,则说明纸带的速度由小变大D.电磁打点计时器接在220 V电源上,电火花计时器接在6 V电源上10. 甲、乙两物体在同一条直线上运动,它们的速度一时间图线分别如图中a、b 所示,在时刻()A.它们的运动方向相同B.甲一定在乙的后面C.甲的速度比乙的速度大D.乙的速度比甲的速度大11. 利用打点计时器打下的纸带( )A.能准确测定某点的瞬时速度B.能粗略测定某点的瞬时速度C.能较准确测定某段时间内的平均速度D.可用任意两点间的平均速度准确代表某点的瞬时速度12. 如图所示为甲、乙两质点的v-t图象.对于甲、乙两质点的运动,下列说法中正确的是()A.甲向所选定的正方向运动,乙与甲的运动方向相反B.甲和乙的速度并不相同C.在相同的时间内,质点甲、乙的位移相同三、单选题D .不管甲、乙是否从同一地点开始运动,它们之间的距离一定越来越大13. 如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中B 为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子B 向匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被小盒子B 接收,从小盒子B 发射超声波开始计时,经D t 时间再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移—时间图像。
§1.4实验:用打点计时器测速度【目标导学】 知识与技能: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.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使用的思想方法,会使用这种方法计算瞬时速度。
3.能运用实验数据描绘速度---时间图象,并会根据画出的图象描绘物体运动速度的变化特点。
过程与方法:1.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。
2.经历科学探究过程认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体的运动。
情感、态度与价值观:感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于实际生活的意识。
重点:1.了解打点计时器的方法和在实验中的作用。
2.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。
难点:1.对纸带数据的处理。
2.图象的画法及对图象理解。
【自主领悟】★思考:想要测出物体运动的速度,需要记录哪些信息呢?一、打点计时器1.电磁打点计时器是一种使用 (交流或直流)电源的计时仪器,它的工作电压是 。
当电源频率是50Hz 时,它每隔________s 打一个点。
2.电火花计时器的计时原理与电磁打点计时器相同,其结构如图所示。
使用时,墨粉纸套在纸盘轴上,把纸带穿过限位孔。
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列点迹。
电火花计时器的工作电源是 V 的 (交流或直流)电源。
当电源的频率是50Hz 时,它每隔________s 打一个点。
★思考:从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?【合作探究】二、练习使用打点计时器 1.实验步骤(1)了解打点计时器的结构,然后把它固定好。
(2)安装纸带。
(3)先 ,待开始打点后再 ,纸带上就打上一行小点,随后立即 。
第一章运动的描述 1.4实验用打点计时器测速度【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).2.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.3.明确速度一时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验中的速度一时间图象,【学习重点】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.【学习难点】处理纸带的方法,用描点法画图象的能力.【自主学习】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、工作原理及使用方法.电磁打点计时器的电源应是________电源,通常的工作电压为________伏,当电源的频率为50Hz时,每隔________秒打一次点,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、工作原理及使用方法.电火花计时器通常的工作电压为________伏,当电源的频率为50Hz时,振针每隔s打一次点三.练习使用打点计时器:自主阅读教材,简要的写一下实验步骤.【合作探究】问题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?问题2:怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?问题3: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()问题4:根据自己实验体会和查阅有关资料,你认为本次实验注意些什么?问题5:如图所示,是某同学抽动纸带打点的一部分纸带,纸带上点迹清晰,所用的电源频率是 50 Hz .试回答:(1)A 、B 、C 、D是选用的计数点,每两个相邻计数点间的时间间隔是多少.(2) 测量数据标在图中,试估算出打点B 时的抽动纸的速度大小.问题6:如图示是某次实验打出的纸带,在纸带上找出连续的6个点,分别标上0、1、2、3、4、5,用直尺测量出两个相邻点间距离x 1、x 2、x 3、x 4、x 5,并把它们填入表格中.根据这些数据:(所用打点计时器的打点周期为0.02s)(1)运用你所学过的知识判断纸带的这段运动情况;(2)求各点的瞬时速度,并画出速度-时间图象。
1.打点计时器使用交流电源的频率为50 Hz,在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,若交流电的频率变小了而未被发现,则测得小车的速度值与真实值比较将()
A.偏大B.偏小
C.无影响D.无法判断
解析:打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的,且打点的频率等于电源的频率.当交流电的频率为50 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一个点;当交流电频率低于50 Hz时,打点计时器打点的时间间隔将大于
0.02 s,计算速度时如果仍按0.02 s,由v=Δx
Δt可知,将导致测量出的速度
值大于其真实值.
答案:A
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______(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=Δx
Δt计算纸带运动的平均速度.
实验步骤的合理顺序是________________.
解析:A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D项中纸带上记录的时间Δt=(n-1)×0.02 s.合理的实验步骤为BAEDCF.
答案:交流限位孔复写纸(n-1)×0.02 s BAEDCF
3.一辆小车沿一条直线运动,车上放着盛水的漏滴,每隔2.0 s滴一滴水,水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹如图所示,图中还放着一把刻度尺,其零刻度线与O点对齐,若从小车通过O点开始计时,则当滴下水滴G时,小车的运动时间是________________s,AH段的平均速度为________________m/s(保留三位有效数字).
解析:O点开始计时,到G时共有7个时间间隔,每个时间间隔为
2.0 s,则总时间为14.0 s,AH段的平均速度v-=x AH
t AH=
32-2
14m/s=2.14 m/s.
答案:14.0 2.14
4.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器.当电源的频率是50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点.如图所示为某次实验打出的一条纸带,其中1、2、3、4为依次选定的计数点,相邻两个计数点的时间间隔为________s,根据图中标出的数据,可以得到实验物体运动的速度v2的大小为________m/s.
解析:打点计时器的打点周期为0.02 s,相邻计数点之间有5个时间间隔,因此计数点之间的时间间隔是0.1 s;计数点2的瞬时速度可以用中
间时刻的速度等于该过程中的平均速度求出,因此有:v2=x13
2T=
(15.30+9.30)2×0.1
×10-2 m/s =1.23 m/s. 答案:0.1 1.23
5.完成下列关于打点计时器的问题.
(1)(多选)运动物体拉动穿过打点计时器的纸带,纸带上打下一系列点迹,纸带上的点迹直接记录了________.
A .物体运动的时间
B .物体的形状和质量
C .物体在不同时刻的速度
D .物体在不同时刻的位置和某段时间的位移
(2)电火花打点计时器使用交流________V 电源工作,它工作电源的频率是50 Hz ,如果用它测量速度时,实验者不知道工作电源的频率已变为60 Hz ,而仍按50 Hz 进行计算,这样算出的速度值与物体速度的真实值相比________(填“偏大”或“偏小”).
解析:(1)打点计时器每隔一个固定周期打一个点,因此记录了物体运动的时间,故A 正确;纸带上的点迹与物体的形状和质量无关,故B 错误;因为纸带跟运动物体连在一起,打点计时器固定,所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置,用刻度尺量出各点迹间的距离可知道物体在不同时间内的位移,再根据物体的运动性质可算出物体在不同时刻的速度,但速度这个量不是纸带上的点迹直接记录的,故C 错误,D 正确.
(2)电火花打点计时器使用交流220 V 电源工作,打点周期与交流电的
周期相同,T =1f
=0.02 s ,当电源频率变为60 Hz 时,实际打点周期将变小,而进行计算时,时间间隔还是按照0.02 s 计算,因此算出的速度数值将比物体速度的真实数值小.
答案:(1)AD (2)220 偏小
6.如图甲所示是用小车拖动纸带、用打点计时器打出的一条纸带,A 、
B 、
C 、
D 、
E 为我们在纸带上所选的计数点.相邻计数点间的时间间隔为0.1 s .试求:
图甲
(1)打点计时器打下B 点时小车的瞬时速度;
(2)在图乙中作出速度—时间图象.
图乙
解析:(1)v B =x AC 2T =52.0×10-3
2×0.1
m/s =0.26 m/s. (2)v C =x BD 2T =(84.0-24.0)×10-32×0.1
m/s =0.30 m/s , v D =x CE 2T =(120.0-52.0)×10-32×0.1
m/s =0.34 m/s. 速度—时间图象如图所示.
答案:(1)0.26 m/s (2)见解析图。