2022年高中物理 第一章 運(yùn)動的描述 第3節(jié) 實驗：用打點計時器測速度學(xué)案新人教版必修1

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1、2022年高中物理 第一章 運(yùn)動的描述 第3節(jié) 實驗：用打點計時器測速度學(xué)案新人教版必修1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．了解打點計時器的計時原理，理解紙帶中包含的物體運(yùn)動的信息(時間、位移)． 2．會安裝并使用打點計時器，理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度． 3．明確速度一時間圖象的物理意義，描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗中的速度一時間圖象 【學(xué)習(xí)重點】 1．學(xué)會使用打點計時器． 2．能根據(jù)紙帶計算物體運(yùn)動的瞬時速度． 3．會用描點法描繪物體的速度一時間圖象，并從中獲取物理信息． 【學(xué)習(xí)難點】 處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力． 【預(yù)習(xí)自測】 1． 儀

2、器構(gòu)造 （1）下圖為電磁打點計時器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了幾個主要部件的代號，它們的名稱分別是： 1． 2． 3． 4． 5． 6． 7． 8． 9． （2）下圖為電火花計時器的構(gòu)造圖 2．儀器原理 電磁打點計時器是一種記錄運(yùn)動物體在一定 內(nèi)發(fā)生 的儀器，它使用 電源，由學(xué)生電

3、源供電，工作電壓在 以下，當(dāng)電源的頻率是50 Hz時，它每隔 打一個點，通電前把紙帶穿過 ，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下， 便振動起來，帶動其上的 上下振動。這時，如果紙帶運(yùn)動，振針就通過復(fù)寫紙片在紙帶上留下一行小點，如果把紙帶跟運(yùn)動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運(yùn)動，紙帶上各點之間的距離就表示相應(yīng)時間間隔中物體的 。 電火花計時器的原理與電磁打點計時器類似，這種計時器工作時，紙帶運(yùn)動受到的阻力比較 ，實驗誤差也就比較 。 3．速度時間圖象

4、（v-t 圖象） 用來描述 隨 變化關(guān)系的圖象。 4．偶然誤差是指由 因素造成的，用 的方法可以減小偶然誤差。 系統(tǒng)誤差是由 、 造成的，特點是多次重復(fù)測量的結(jié)果總是 真實值，呈現(xiàn)單一傾向。 5．相對誤差等于 。 6．有效數(shù)字是指帶有一位 的近似數(shù)字。 實驗報告 【實驗?zāi)康摹? 1．練習(xí)使用電磁打點計

5、時器或電火花計時器． 2．學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運(yùn)動情況． 3．利用v－t圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動． 【實驗原理】 1．兩種打點計時器當(dāng)接通50 Hz的交流電時，都是每隔0.02 s打一次點． 2．當(dāng)紙帶跟運(yùn)動物體連在一起時，打點計時器打在紙帶上的點就相應(yīng)地表示出物體在不同時刻的位置，線段上各點之間的間隔就表示出運(yùn)動物體在不同時間內(nèi)的位移，根據(jù)平均速度的定義式v＝，當(dāng)Δt很短時，可以認(rèn)為等于t時刻的瞬時速度． 【實驗步驟】 1．把電火花計時器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在紙盤軸上，并檢查兩條白紙帶是否已經(jīng)正確地穿好，墨粉紙盤是否夾在兩條紙帶之間．

6、2．把計時器上的電源插頭插在交流220 V電源插座上． 3．接通開關(guān)，用手水平地拉動兩條紙帶，紙帶上就會打下一系列的點跡． 4．取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果數(shù)出n個點，這些點劃分出來的間隔數(shù)為(n－1)．由此計算出紙帶從第一個點到第n個點的運(yùn)動時間為0.02(n－1) s. 5．用刻度尺測量出第一個點到第n個點的距離x，再利用公式＝計算紙帶通過這段位移時的平均速度．把測量和計算的結(jié)果填入表中． 6．在小紙帶上標(biāo)記連續(xù)7個計數(shù)點，分別標(biāo)上記號A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺測量每相鄰兩個點間的距離，分別記為x1、x2、x3、x4、x5、x6，記錄到表中．

7、 7．根據(jù)表中對紙帶數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，運(yùn)用學(xué)過的知識判斷：物體在這段時間內(nèi)的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動還是變速直線運(yùn)動？說出判斷的理由． 8．將B、C、D、E、F作為測量點，分別測量包含這些點的一段位移Δx，由于Δt很小，求出Δt內(nèi)的平均速度，即等于各點的瞬時速度，記入表中． 【注意事項】 1．電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應(yīng)使用6 V以下交流電源；電火花計時器使用220 V交流電源． 2．實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材． 3．使用打點計時器應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定時再用手拉紙帶． 4．手拉紙帶時，速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集． 5．復(fù)寫紙不要

8、裝反，每打完一條紙帶，應(yīng)調(diào)整一下復(fù)寫紙的位置，以保證打點清晰． 6．打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源． 【數(shù)據(jù)處理】 1．根據(jù)紙帶分析物體的運(yùn)動情況并能計算平均速度． (1)在紙帶上相鄰兩點的時間間隔均為0.02 s(電源頻率為50 Hz)，所以點跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動的速度小． (2)根據(jù)v＝，求出任意兩點間的平均速度，這里Δx可以用直尺測量出兩點間的距離，Δt為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02 s的乘積．這里必須明確所求的是哪兩點之間的平均速度． 2．粗略計算瞬時速度 某點E的瞬時速度可以粗略地由包含E點在內(nèi)的兩點間的平均速度來表示，如圖所示，vE≈DG或

9、vE≈DF. 紙帶粘貼處： 根據(jù)粗略表示某點瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內(nèi)的位移△x，同時記錄對應(yīng)的時間△t，填下表． 位置 0 1 2 3 4 5 △x/m t/s v/m·s－1 根據(jù)v=△x/△t算出剛填完的表1中各點附近的平均速度，把它當(dāng)作計時器打下這些點時的瞬時速度，填下表．從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動的速度變化情況． 位置 0 1 2 3 4 5 t/s v/m·s－1 用圖象來表示物體運(yùn)動的速度