教师版 打点计时器 专题
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打点计时器专题训练 7、用电火花计时器(或电磁打点计时器)研究匀变速直线运动(A) 1、定义:在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动 2、匀变速直线运动的基本规律,可由下面四个基本关系式表示:
(1)速度公式t0 vvta
(2)位移公式201vt2xat (3)速度与位移式22t0v=2axv (4)平均速度公式0tvvv2xt平均 3、几个常用的推论: (1)任意两个连续相等的时间T内的位移之差为恒量 △x=x2-x1=x3-x2=„„=xn-xn-1=aT2
(2)某段时间内时间中点瞬时速度等于这段时间内的平均速度,0t2vvv2t。 (3)一段位移内位移中点的瞬时速度v中与这段位移初速度v0和末速度vt的关系为 220t vvv=2中 4、初速度为零的匀加速直线运动的比例式(2)初速度为零的匀变速直线运动中的几个重要结论 ①1T末,2T末,3T末„„瞬时速度之比为: v1∶v2∶v3∶„„∶vn=1∶2∶3∶„„∶n
②第一个T内,第二个T内,第三个T内„„第n个T内的位移之比为: x1∶x2∶x3∶„„∶xn=1∶3∶5∶„„∶(2n-1)
③1T内,2T内,3T内„„位移之比为: xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶„„∶xN=1∶4∶9∶„„∶n2
④通过连续相等的位移所用时间之比为:
t1∶t2∶t3∶„„∶tn=
1:(21):(32)::(1)nn
1、实验步骤: (1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将打点计时器固定在平板上,并接好电路 (2)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着重量适当的钩码. (3)将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 (4)拉住纸带,将小车移动至靠近打点计时器处,先接通电源,后放开纸带. (5)断开电源,取下纸带 (6)换上新的纸带,再重复做三次 2、常见计算:
(1)2BABBCT,2CBCCDT
(2)2CBCDBCaTT
课堂练习
亲爱的同学,太阳每天都是新的,你是否每天都在努力。
• • • • • • O A B C D E 3.07 12.38 27.87
49.62.07
77.40 图2-5 1.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 答案 BC 2.在下列四个图象中,表示匀速直线运动的是( )
答案 BC 解析 在v-t图象中表示匀速直线运动的图线是平行于t轴的一条直线;在x-t图象中表示匀速直线运动的图线是过原点的直线,故选项B、C项正确. 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的物理量是( ) A.时间间隔 B.位移 C.速率 D.平均速度 答案 AB 解析 因为打点计时器每隔0.02 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. 4.接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动,这两项操作的时间顺序是( ) A.先接通电源,后释放纸带 B.先释放纸带,后接通电源 C.释放纸带的同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以 答案 A 解析 按照操作顺序,必须先接通电源,让计时器工作稳定后再释放纸带,所以只有A正确. 5.下列说法中正确的是( ) A.电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样 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 答案 ACD 6.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=0.02 s,t=NT B.T=0.05 s,t=(N-1)T C.T=0.02 s,t=(N-1)T D.T=0.05 s,t=NT 答案 C 7.某同学在练习使用打点计时器时,得到了如图1-4-10所示的纸带,从O点开始,每隔0.1 s取一个测量点.测得OA=3.20 cm,AB=3.90 cm,BC=5.86 cm,CD=7.58 cm,DE=9.72 cm.
图1-4-10 则可判断纸带的运动是________. D段上的平均速度为________. →D段上的平均速度为________. 答案 变速运动 51.35 cm/s 8.练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下: A.把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上,把复写纸套在定位轴上,让连接小车的纸带穿过限位孔,并压在复写纸下面 B.把打点计时器接在10 V以下的直流电源上 C.拉动纸带后,再接通电源 D.取下纸带,以纸带上起始点为O,依次在每个点上标出1、2、3、…,用刻度尺分别量出两点间的距离,比较是否相等,判断是什么性质的运动 试纠正以上步骤中错误之处. 答案 A中应将计时器固定在没有定滑轮的一端;B交流电源上,C先接通电源再拉动纸带;D从能够看清的点开始. 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? (3)若电源频率低于50 Hz时,如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算,则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小? 答案 (1)0.68 m/s (2)0.83 m/s 解析 (1)0到6点间的平均速度为:
v=ΔxΔt
=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
v4=Δx35Δt35=7.57+9.102×(0.02×5)×10-2 m/s
=0.834 m/s≈0.83 m/s 答案 偏大 解析 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,当交流电的频率低于50 Hz时,打点计时器
打一次点的时间间隔t将大于0.02 s,即t时间内的位移我们用0.02 s的位移计算(v=xt),因此测出的速度将比真实值偏大. 10.汽车沿平直公路行驶,小明坐在驾驶员旁边注视速度计,并记下间隔相等的各时刻的速度值,如下表所示: t/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 v/(km·h-1) 20 30 40 50 50 50 50 35 20 5 0
根据小明的记录内容,试完成下列问题: (1)从表中数据得到汽车在各段时间内的特点:在0~15 s内,汽车的速度在变化,时间每经过5 s速度增大________km/h;在15~30 s内汽车速度不变,速度大小为________km/h;在30~45 s内汽车速度在变化,每5 s速度减小______km/h. (2)请根据表格中的数据,画出对应的v-t图象. (3)如果认为在0~15 s内速度变化是均匀的,你能在图象中找出汽车在7.5 s时的速度值吗? 答案 (1)10 50 15 (2)见解析 (3)能 35 km/h
课后训练 一、选择题(每小题有一个或多个选项符合题意) 1.关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是( ) A.打点计时器应用低压交流电源,交流电频率为50Hz; 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.为减小摩擦,每次测量应先将纸带理顺。 2.运动物体拉动穿过打点计时器的纸带,纸带上打下一系列小点,打点计时器打下的点直接记录了( ) A.物体运动的时间; B.物体在不同时刻的位置; C.物体在不同时刻的速度; D.物体在不同时间内的位移。 3.手拖动纸带经过打点计时器后,在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点,测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm,则( ) A.手运动的平均速度为0.03m/s B.手运动的平均速度为1.5m/s C.手运动的平均速度为1.8m/s D.手运动的平均速度为180m/s 4.在使用电磁打点计时器时,有时发现计时器的打点周期不稳定,其原因可能是 A.交流电源的电压不稳定 B.交流电源的频率不稳定 C.巳永久磁铁的磁性太弱 D.振片的固有频率与交流电源的频率有偏差 5.根据打点计时器打好的纸带,可以从纸带上直接得到的物理量是( ) A.时刻 B.时间 C位置 D.位移 E.平均速度 6.根据打点计时器打好的纸带,通过适当的计算可以得到的物理量是( ) A.时刻 B.时间 C位置 D.位移 E.平均速度 8.某同学用电磁打点计时器做实验时,在纸带上留下的不是圆点,而是一列短线,这可能是因为 ( ) A.打点计时器错接在直流电源上;B.电源频率不稳定; C.打点的振针压得过紧; D.打点的振针压得过松。 二、填空题(把答案填在相应的横线上或按题目要求作答) 9.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.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 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x。 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t 。 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txv计算纸带运动的平均速度。 实验步骤的合理顺序是 10.使用打点计时器时,下列问题对实验的影响是什么? (1)错接在直流电源上,影响是 (2)电源频率不稳,影响是 (3)打点针压得太紧,影响是 (4)电源电压不稳,影响是 (5)振针过长,影响是 11.美国著名短跑运动员卡尔·刘易斯曾以9.86s跑完100m.在这次赛跑中,从起跑点算起每10m所用时间分别是:1.88s、1.08s、0.92s、0.89s、0.84s、0.84s、0.84s、0.83s,最后20m用了1.74s.从这组数据可以算出,他跑完100m的平均速度是______m/s,平均速度最小的是第______个10m,平均速度最大的是第________个10m。 12.如图1所示,是某人练习使用打点计时器得到的纸带,纸带的右端后通过打点计时器.从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是 。若所用电源频率为50Hz,从打下A点到打下D点,共13点,历时 s,位移为 m,这段时间内纸带运动的平均速度是 m/s.BD段的平均速度是 m/s。