学年高中物理(人教版必修1)第一章同步教学课件-1.4实验-用打点计时器测速度 (共34张PPT)

重点难点突破
一、实验时应注意的事项 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。
(1)打点不清晰，不打点；
(2)打出的是短线，而不是点； (3)打双点。
解析：所发生的现象、形成的原因和调节的方法如下表： 现象 原因 ①振针过高 ②电压过低 ③复写纸用得太久 调节的方法 ①把振针适当调低 ②调高电压 ③换新的复写纸
打点不清
晰，不打点
打出的是短 ①振针过低
线，而不是 ②所加电压太高，使 点 打双点 振幅过大 振针松动
水平 拉动纸带，使它在水平方 (3)接通电源开关，用手________
向上运动，纸带上就打下一系列点。 (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
(n－1)×0.02s 带的运动时间 Δt＝__________________ 。 刻度尺 测量出从开始计数的点到最后的点间的 (5) 用 __________
2．图象法的优点： 图象法是处理实验数据的常用方法之一。 运用图象法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂， 可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接
测量的物理数据等。
考点题型设计
题型1 打点计时器的原理及使用
例1 在使用电磁打点计时器时，若纸带上出现了下列情
况，是什么原因？请指出调节方法。
3．利用v－t图象描述物体的运动 (1)v－t图象及其画法：以速度 v为纵轴，时间t为横轴建立直 瞬时 速度值，在坐标 角坐标系，根据计算出的不同时刻的________ 平滑曲线 把这些点连接起来就得到了一条 系中描点，最后用__________ 能够描述速度v与时间t关系的图象，如图所示。
(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，它并不是物体运动的轨迹。
5．使用电磁打点计时器的，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。
二、“v－t”图象的应用 1．由v－t图象得到的信息 (1) v－t图象反映了物体的速度随时间变化的规律。根据v－t图 象可以读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时
知识点2 用打点计时器测速度
1．实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使 用220V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。 2．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 纸带上面 。 写纸套在定位轴上，并且压在____________ 6V的低压交流 电源 (2) 把电磁打点计时器的两个接线柱接到 _______________ 上。
答案：(1)ABDEC
(2)4.49
4.5100
变式2
(安丘一中 2015～2016 学年高一上学期期中)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。
解析：(1)排列顺序时应注意：①应在安装电火花计时器后 安装纸带；②应先接通电源，后释放纸带。 (2) 做变速直线运动的物体在某一时刻的速度可以用以该 xBD 时刻为中间时刻的一段时间的平均速度表示， 所以 vC＝ 2× 0.02s xAD－xAB ＝ ＝4.49 m/s 2× 0.02s AE 段的平均速度 xAE 0.3606 vAE＝ t ＝ m/s＝4.51 m/s。 4× 0.02 AE
距离 Δx。 Δx (6) 利 用 公 式 v ＝ 计算出纸带在这段时间内的 Δt

平均速度 。 ____________
3．数据处理
(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。
(2)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 计数点 ，如图所示，依次测出O到 上A、B、C、D…作为“________” A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3…。
题型3 “v－t”图象的画法
例 3 如图所示是一条利用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。求出各计数点的 瞬时速度并画出速度—时间图象。 ( )
解析：1 点对应时刻是 0、2 之间的中间时刻，求出 0、 2 间的平均速度即可认为是 1 点的瞬时速度，同理 2、3、4、5 点的瞬时速度也可求出。 而相邻计数点间的时间间隔 T＝0.1 s。 3.9× 10－2 x02 x13 故 v1 ＝ ＝ m/s ＝ 0.195 m/s ， v2 ＝ ＝ 2T 2× 0.1 2T 9× 10－2－1.0× 10－2 m/s＝0.40 m/s， 2× 0.1 同理 v3＝0.61 m/s，v4＝0.69 m/s，v5＝0.70 m/s。以 O 点为 坐标原点， 横坐标表示时间， 纵坐标表示速度建立直角坐标系。 根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速 度—时间图象如图所示。
时间 位移、________
2.测平均速度、瞬时速度的原理：跟运动物体连在一起的
位置 ，用刻度尺 纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的________
测出两个计数点间的位移 Δx，打两个点的时间可用 Δt＝(n－ Δx 很短 时，可以 1)×0.02 s 求得，则平均速度 v ＝ ，当 Δt________ Δt Δx 认为 为 t 时刻的瞬时速度。 Δt 如图所示，纸带上 E 点的瞬时速度可用 D、G 或 D、F 间 的平均速度代表，但用 D、F 间的平均速度表示时更精确。
(3)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：vA＝ ________
x4＋x5 vD＝ „。 2T
x1＋x2 x2＋x3 x3＋x4 、vB＝ 、vC＝ 、 2T 2T 2T
把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。 位置 时间 t/(s) (xn＋xn＋1)/(m) v/(m/s) (4)利用 v－t 图象分析物体的运动 A B C D E F
答案：A
解析：电磁打点计时器在纸带上是靠振针和复写纸打点，而电 火花计时器是靠电火花和墨粉打点，所以③④均错误，故A正 确。
题型2 实验步骤与纸带处理
例2 (1)使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中，
有如下基本步骤： A．把电火花计时器固定在桌子上 B．安好纸带 C．松开纸带让物体带着纸带运动 D．接通 220V 交流电源 E．按下脉冲输出开关，进行打点 这些步骤正确的排列顺序为____________________。
刻。在图甲中，0时刻的速度为v0，t时刻的速度为vt。
(2) 可求出物体在某段时间内速度的变化量或物体 发生某一速度变化所经历的时间。在图甲中，0～t时间 内速度的变化量为Δv＝vt－v0。
(3)判断运动方向。根据速度的正、负判断运动方向，速度为正，
表示物体沿正方向运动；速度为负，表示物体沿负方向运动， 在图乙中， 0 ～ t3 时间内物体沿正方向运动， t4 ～ t6 时间内，物 体沿负方向运动。
答案：0.35 0.42 0.35
解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为 0.02 s。AC 间 的距离为 14 mm＝0.014 m，AD 间的距离为 25 mm＝0.025 m。 Δx 由公式 v＝ 得， Δt 0.014 vAC＝ m/s＝0.35 m/s， 2× 0.02 0.025 vAD＝ m/s＝0.42 m/s。 3× 0.02 B 点的瞬时速度更接近于 0.35 m/s。
①把振针适当调高一
些 ②适当调低电压 把振针固定
答案：见解析
点评：打点计时器故障分析的考查涉及两种打点计时器的电压 要求及使用时的一些注意事项等，理解打点计时器的工作原理 是解题关键。
变式1
下列关于电火花计时器和电磁打点计时器的说法中，正确 的是 ( ) ①电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源 ②两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样 ③电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸 ④电磁打点计时器打点靠的是电火花和墨粉 A．①② C．①③ B．③④ D．②④
知识自主梳理
知识点1 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
电火花计时器 工作电压 打点方式 打点周期 记录信息
电磁打点计时器 ________V 以下交流电 6 振针周期性上下振动 0.02s
220 ________V 交流电
周期性产生电火花 0.02 ________s
1.4 实验：用打点计时器测速度
学习目标定位
※ ※※ ※※
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 掌握测瞬时速度的方法
※
理解速度随时间的变化图象
课堂情景切入
下图是一幅表现滑板爱好者滑翔时的一系列运动瞬间的照片， 在这里，连续的运动被分离成了离散的“景”，瞬间的精彩被 定格成了永恒，这是“相对论”在摄影艺术中应用的一个实例。 那么，在实验室我们如何记录瞬间的时间和速度呢？
(2) 如 图 所 示 ， 用 毫 米 刻 度 尺 测 量 得 ： AB ＝ 4.56cm 、 AC ＝ 12.16cm、AD＝22.52cm、AE＝36.06cm，则打C点时小车的速 度 大 小 为 __________m/s ； 小 车 在 AE 段 的 平 均 速 度 为