【成才之路】2015-2016学年高中物理1.4实验用打点计时器测速度练习新人教版必修1

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高 一 物 理 实 验 报 告
1.4实验：用打点计时器测速度
一.打点计时器的原理
如右图示,当线圈通以50赫6-8伏交流电时(我国交流电的频率为50赫)，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。

由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，
其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。

便打上一系列点。

这就是打点计时器的原理。

f=50hz T=1s/50=0.02s
二.实验步骤
1、把打点计时器接到低压交流电源上，电压旋钮打到6-8伏位置。

2、安装好纸带。

3、启动电源，用手水平地拉动纸带，在纸带上打出一系列小点，然后迅速关闭电源。

4、取下纸带，进行测量。

①测平均速度：
Δx= Δt= x
v t
∆==∆ ②测瞬时速度
如图示意，4、6两点的时间极短，故可以将4、6两点间的
位移Δx 除以对应时间Δt 近似认为是5点的瞬时速度V 5。

如此下去，测出各点的瞬时速度。

请根据你实际打出的纸带进行测量，并将数据记在表格中，完成计算。

计数点
1 2 3 4 5 6 与计数点对应的时刻 t /s 与计数点相邻的两点间距离Δx/m 与计数点相邻的两点间平均速度 计数点的瞬时速度V
③作v-t 图象？
Δx
0 2 3 1 7
贴
纸
带
位
置
t/s
V /（m.s -1）。

一、单选题人教版必修一物理第一章第四节实验：用打点计时器测速度习题1. 图是做匀变速直线运动的物体从打点计时器打出的纸带纸带上面每打一点的时间间隔是，且每两个记数点间还有四个计时点已知，，，，，则第三个记数点的速度等于A ．B ．C ．D ．2. 如图是利用打点计时器记录物体做匀加速直线运动所得到的纸带，纸带上依次打下了0、1、2、3、4、5六个点，相邻两点间的距离如图所示，时间间隔均为T ，则两计数点1、4之间物体的平均速度大小是B ．D ．D ．振针与复写纸之间的距离C ．永久磁铁的磁性强弱B ．交流电源的频率A ．直流电压的高低打点计时器打点的周期取决于（）3.C ．A ．二、多选题三、实验题4. 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，不经计算，通过测量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5. 下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是（ ）①启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点②关掉电源③取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数若干个点，如果数出n 个点，这些点划分出的间隔数是（n -1），由此计算出纸带从第1个点到第n 个点的运动时间④把纸带装好⑤了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n 个点的距离．A ．⑤④①②③⑥B ．⑤④①③⑥②C ．⑤④①⑥③②D ．⑤④①②⑥③6. 如图为同一个打点计时器打出的四条纸带,则( )A ．甲纸带加速度最大B ．乙纸带加速度最大C ．丁纸带平均速度最小D ．丙纸带平均速度最大7. 如图所示，可用一支笔和一块表做成一台简单的“打点计时器”，为了提高计时的准确性，应掌握的操作要领是_______A．使纸带做匀速运动B．使纸带做匀加速运动C．使打点时间间隔相等D．使打点时间间隔为0.02s8. 下图为接在周期为T=0.02s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出．由图数据可求得：（1）该物体的加速度为 m/s2.（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为 cm.（3）打第3个点时该物体的速度约为 m/s．9. 实验课上同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律．其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示．图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，在纸带上选定的相邻两个记数点之间还有四个打出点没有画出．（1）打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则相邻两个计数点间的时间间隔为___s；10. 电火花打点计时器使用的是______电源填“直流”或“交流”，若电源的频率是50Hz ，则每隔______秒打一个点，打出的相邻两点间的时间间隔是______填“相同的”或“不同的”11. 某次用电火花计时器做实验获得的纸带如图所示，则B 点在刻度尺上的读数为________cm ，B 运动到E 的时间为________s ，BD 间的平均速度为_________m/s ．12. 如图是某次实验中得到的一条纸带，其中0到6是七个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器的工作频率是50Hz ，各点间距如图，则打计数点2时小车的速度为______；小车的加速度为______计算结果均保留3位有效数字13. 电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用______填“直流”或“交流”电源的计时仪器，使用打点计时器时要先______填“接通电源”或“让纸带开始运动”再______填“接通电源”或“让纸带开始运动”若已知电源频率为50Hz ，则打点计时器在纸带上打相邻两点的时间间隔为______保留两位有效数字）（2）由图中的数据可知，打点计时器打下C 点时小车运动的速度大小是________m/s ，小车运动的加速度大小是________m/s 2．（计算结果均14. 某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。

一、选择题（每小题4分，共20分）1. （多选）【北大附中河南分校2013～2014学年高一上学期期中】某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是( )A.复写纸放反B.使用了直流电源C.振针过短D.纸带运动过快答案：ABC2. （多选）【2013-2014学年浙江省金华一中高一第一学期期中考试物理试卷】利用打点计时器打出的纸带可求出（ ）A.能准确求出某点的瞬时速度B.能粗略地求出某点的瞬时速度C.能准确求出某位移内的平均速度D.可利用某时段的平均速度代表某点的瞬时速度答案：BCD【解析】：纸带可记录物体运动的时间，用刻度尺可测出物体运动的位移，再根据平均速度的定义式txv ∆∆=可准确求出物体某位移内的平均速度，可用平均速度粗略的反应物体某时刻的瞬时速度，所以A 错误；BCD 正确。

3. 【2014-2015学年湖南省益阳市第六中学高一上学期第一次月考物理试卷】（多选）某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是（ ）A.复写纸放反B.使用了直流电源C.振针过短D.纸带运动过快【答案】ABC【解析】4.【2014-2015学年河北省正定中学高二上学期第二次月考物理试卷】（多选）如图所示为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知（）A．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小C．纸带甲的加速度比乙的大D．纸带甲的加速度比乙的小【答案】BD【解析】试题分析：在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的位移比乙的小，时间一样，因此甲的平均速度比乙小，故A错误，B正确；在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的相邻的时间间隔位移之差比乙的小，所以纸带甲的加速度比乙的小，故C错误，D正确．5. 【2013-2014学年湖北省沙市中学高一上学期期中考试物理试卷】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（）答案：B【解析】：相邻点间的时间间隔相同，所以看点间距的变化可判断物体的运动，故B表示物体做匀速运动。

第一章第4节实验：用打点计时器测速度课后强化演练一、选择题1．下列关于误差的说法正确的是( )A．测量误差太大，测量中肯定有错误B．绝对误差大，相对误差不必然大C．相对误差越小，说明测量越准确D．相对误差越小，绝对误差必然越小解析：按照概念：相对误差＝绝对误差真实值，故只有在测量同一对象时(真实值相同)，绝对误差、相对误差的大小才彼此关联，不然二者的大小无直接关系．答案：ABC2．用毫米刻度尺测量物体的长度，下列读数符合有效数字要求的是( )A．1.502 m B． 4 mC．12.40 cm D．4.30 mm解析：选项A的估读位在1 mm上，选项D的估读位在0.01 mm上，所以A、D错．答案：BC3．由打点计时器打出的纸带可以直接取得(可直接测量取得，而不需通过计算)的物理量是( )A．时间距离B．位移C．瞬时速度D．平均速度解析：当电源频率为50 Hz时，打点计时器每隔 s打点1次，所以可由纸带上对应的点数取得该段的时间距离，A项正确．答案：A4．利用打点计时器时应注意( )A．无论利用电磁打点计时器仍是电火花计时器，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．利用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C．利用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行D．打点计时器只能持续工作很短时间，打点以后要当即关闭电源解析：电磁打点计时器利用复写纸，电火花计时器不用复写纸，故选项A错误；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故选项B正确；为减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故选项C正确；打点计时器不能长时间持续工作，故选项D正确．5．(2013～2014学年山东省实验中学阶段测试)在下列四个图象中，表示做匀速直线运动的是( )解析：在x­t图象中匀速直线运动为倾斜直线，故选项C正确，选项A错误；在v­t 图象中匀速直线运动为平行于时间轴的直线，故选项B正确，选项D错误．答案：BC6．在实验中，某同窗取得一条打点清楚的纸带如图所示，要求测出D点瞬时速度．本实验采用包括D点在内的一段距离中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方式中最准确的是( )＝v D，Δt1＝ s ＝v D，Δt2＝ s＝v D，Δt3＝ s ＝v D，Δt4＝ s解析：计算瞬时速度时，所取位移越短，算出的平均速度越接近瞬时速度，另一方面，某一点的平均速度更接近于这一段中间时刻的瞬时速度，所以A、B、C项不适合．CE间含两个打点距离，Δt＝2T＝ s，D项对．答案：D7．某物体沿一直线运动，其v­t图象如图所示，则下列说法中正确的是( )A．第2 s内和第3 s内速度方向相反B．第2 s内和第3 s内速度方向相同C．第2 s末速度方向发生转变D．第5 s内速度方向与第1 s内方向相同解析：v­t图象中在时间轴上面的部份方向为正，在时间轴下面的部份方向为负，故A、C、D三项错，B项对．二、非选择题8．用打点计时器来研究物体的运动情况：(1)电磁打点计时器是一种利用________电源的计时仪器，其工作电压________．若是电源的频率是50 Hz ，则它每隔________s 打一次点．通电以前，把纸带穿过________，再把套在轴上的________压在纸带的上面．(2)在实验桌上有以下器材：电磁打点计时器、低压直流电源、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、小车、纸带、复写纸片、导线若干．在所给器材中，多余的器材有________，还需要的器材有________、________.解析：电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，利用低于6 V 的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上的两个点之间的时间距离为交流电的周期．利用打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸片套在定位轴上，打点时要先接通电源再让纸带运动．答案：(1)低压交流 低于6 V 限位孔 复写纸片 (2)低压直流电源 低压交流电源 刻度尺9．(2013～2014学年扬州师大附中期中考试)一名同窗做“探讨小车速度随时间转变规律”实验时，打点计时器所用电源的频率是50 Hz ，在实验中取得点迹清楚的一条纸带，他把某一个点记作O ，再选依次相邻的6个点作测量点别离标以A 、B 、C 、D 、E 、F ，如图(a)所示．(1)若是测得C 、D 两点相距2.70 cm ，D 、E 两点相距2.90 cm ，则小车在打D 点时的速度是________m/s.(2)若是某同窗别离算出小车打各个点的速度，然后把数据标示在v ­t 图上，如图(b)所示，请完成图象．解析：(1)小车在打点时的速度v D ＝x CD ＋x DE 2T ＝＋×10－2m2× s＝1.4 m/s.(2)在v ­t 坐标系中标出各点，用光滑的曲线将这些点连结起来，如图所示．答案：(1)1.4 m/s (2)观点析10．用气垫导轨和数字计时器能够更精准地测量物体的瞬时速度．如下图所示，滑块在牵引力的作用下前后通过两个光电门，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＝ s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝ s，已知遮光板的宽度d为3.0 cm，试别离求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．解析：滑块通过光电门的时间极短，可以用短程内的平均速度来表示该点的瞬时速度．由平均速度的概念可计算，滑块通过第一个光电门时的瞬时速度v1＝dΔt1＝错误!＝0.10m/s；滑块通过第二个光电门时的瞬时速度v2＝dΔt2＝错误!＝0.27 m/s.答案：0.10 m/s 0.27 m/s11．如图所示是一个物体运动的v­t图象，从以下三个方面说明它的速度是如何转变的．(1)物体是从静止开始运动仍是具有必然的初速度？(2)运动的方向是不是转变？(3)速度的大小是不是转变？如何转变？解析：从v­t图象上看，判断初速度主要看t＝0时刻的速度是不是为零，即看图线的纵轴截距；判断运动方向要看速度的正负，即图线在t轴上方仍是t轴下方；判断速度大小的转变要看图线的走向，即图线离t轴的距离转变．答案：(1)有初速度(2)运动方向转变，0～t3之间运动方向不变，与正方向相同为同一方向，t3以后方向改变，为负方向(3)速度大小转变速度先变大后不变再变小而后又反向变大。

实验：用打点计时器测速度限时：45分钟一、单项选择题1．在“用打点计时器测速度〞的实验中，根据打出点的纸带判断运动是匀速直线运动还是变速直线运动时( D )A．应通过测量纸带表示的运动的全路程来判断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，看是否都相等来判断解析：判断是否为匀速直线运动，就是比拟在任意相等时间内通过的位移是否相等(在实验误差允许范围内)，假设相等如此是匀速直线运动，假设不相等如此不是匀速直线运动，选项D中，相邻两点间的时间相等，因此D正确；不必测量全路程，A错误；也没必要计算全程的平均速度或任意两点间的平均速度，B、C错误．2．质点做直线运动的v－t图象如下列图，表示质点做匀速直线运动的是( A )解析：匀速直线运动的速度大小、方向都不变，A对，B、C、D都错．3．如下列图，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( B )解析：在一样的时间内发生的位移一样，物体做匀速直线运动，而打点计时器每隔一定时间打一个点，时间间隔一样，假设做匀速直线运动，其点与点之间的间距应一样，由此可知B正确．4．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如下列图，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，如下几种方法中最准确的是( D )A.AGΔt1＝v D，Δt1＝0.14 s B.BEΔt2＝v D，Δt2＝0.06 sC.CEΔt3＝v D，Δt3＝0.1 s D.CEΔt4＝v D，Δt4＝0.04 s解析：求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点与该点相邻的两点之间的平均速度．C 错在时间间隔上，CE间的时间间隔应为0.04 s.二、多项选择题5．在练习使用打点计时器实验中，用“图象法〞处理实验数据时，为了减小误差( BD )A．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些B．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些C．为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线D．应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线两侧，对于个别离线较远的点可以舍去解析：用“图象法〞处理实验数据时，纵、横坐标每单位长度表示的数值越小，图上数据点间的距离越大，测量误差越小，选项B正确，A错误；根据数据点描图时，应使图线画成直线或光滑曲线，并且让实验数据点大致均匀分布在图线两侧，对于个别离线较远的点可以舍去，不能将图线画成折线，选项D正确，C错误．6．在“研究匀变速直线运动〞的实验中，如下方法有助于减少实验误差的是( ACD ) A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一局部进展测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数解析：选取的计数点间隔较大，在用直尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差根本一样的情况下，相对误差较小，因此A项正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故B错，D对；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此C项正确．7．如下列图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局部点不清晰．A、B、C、D、E、F、G为所选取的计数点，相邻两个计数点之间有4个点未画出，电源频率为50 Hz，用毫米刻度尺测量可得( CD )A．从O点到F点运动的时间为6×0.1 sB．从O点到F点运动的时间为6×0.02 sC．从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF5×0.1 s＝x AF0.5 sD．通过测量x OG的长度，可知小车从O到G的位移大小解析：因OA之间所打点的情况未知，也就不能确定从O点到F点运动的时间，选项A、B错误；由题意，相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，如此从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF5×0.1 s＝x AF0.5 s，选项C正确；OG之间的长度，等于小车从O到G的位移大小，选项D正确．三、非选择题8．使用电火花打点计时器分析物体运动情况的实验中：(1)在如下根本步骤中，正确的排列顺序为ABDEC.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，进展打点(2)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，还要检查墨粉纸盘是否夹在纸带之间． 解析：电火花打点计时器的特点是：打点是靠放电针和墨粉纸盘之间火花放电来实现的，故其操作步骤和电磁打点计时器是相仿的，墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以转动，均匀地被利用．墨粉纸盘夹在两条白纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好地转动．9．在“用打点计时器测速度〞的实验中，如图是一条记录小车运动情况的纸带，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 5个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接在220 V 、50 Hz 的交流电源上．(1)由纸带上的数据计算v B ＝1.38 m/s ，v C ＝2.64 m/s ，v D ＝3.90 m/s.(2)在如下列图坐标系中作出小车的v －t 图线(以打A 点时开始计时)．(此题计算结果均保存三位有效数字)答案：见解析解析：(1)由题意知，相邻两计数点间的时间为T ＝0.1 s.v B ＝x AC 2T ＝27.60×10－22×0.1m/s ＝1.38 m/s ； v C ＝x BD 2T ＝60.30－7.50×10－22×0.1m/s ＝2.64 m/s ； v D ＝x CE 2T ＝105.60－27.60×10－22×0.1m/s ＝3.90 m/s. (2)图象如下列图10．如下列图是某同学在做变速直线运动实验中获得的一条纸带．(1)打点计时器电源的频率为50 Hz ，如此纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02_s.(2)A 、B 、C 、D 是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A 、B 两点的间距x ＝0.63～0.67之间即可 cm ；C 点对应的速度是0.100 m/s(计算结果保存三位有效数字)．解析：(1)由周期和频率的关系T ＝1f可知：周期为0.02 s. (2)A 、B 间距为0.63～0.67 cm 之间，长度测量注意不要丢掉估读位，C 点瞬时速度等于B 、D 间的平均速度，v C ＝0.90＋1.10×10－22×0.02×5 m/s ＝0.100 m/s. 11．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．某次实验中得到一条纸带，如下列图，从比拟清晰的点起，每五个计时点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、…，量得0与1两点间距离x 1＝30 mm,2与3两点间的距离x 2＝48 mm ，如此小车在0、1两点间平均速度为v 1＝0.3 m/s ，在2、3两点间的平均速度v 2＝0.48 m/s.据此可判定小车做加速(选填“加速〞“减速〞或“匀速〞)运动．解析：每五个计时点取一个计数点，如此相邻两个计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，那么由平均速度的定义得v 1＝0.03 m 0.1 s ＝0.3 m/s ，v 2＝0.048 m 0.1 s＝0.48 m/s.从计算结果看小车运动的速度在增大，所以可以判断小车在做加速运动．12.如下列图为小球从某一高度处自由下落时，一兴趣小组的同学用频闪照相获得的轨迹的一局部，经测量：计数点1、2的间隔为7.71 cm,2、3的间隔为8.75 cm,3、4的间隔为9.80 cm,4、5的间隔为10.86 cm ，每次闪光的时间间隔为130s ，求小球运动到计数点3时的瞬时速度是多少？答案：2.782 5 m/s解析：根据某段时间内的平均速度可以“粗略〞地代表其中间时刻的瞬时速度的思想来计算．小球运动到计数点3时，其速度为v 3＝x 23＋x 342T ＝0.087 5＋0.098 02×130m/s ＝2.782 5 m/s. 13.用气垫导轨和数字计时器能更准确地测量物体的瞬时速度．如下列图，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Δt 1＝0.29 s ，通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.11 s ，遮光板的宽度为3.0 cm ，分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．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．设遮光板的宽度为d ，如此经过第一个光电门的速度v 1＝d Δt 1＝3.0×10－20.29 m/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.。