2018高中物理 第一章 運動的描述 1.4 實驗：用打點計時器測速度課件1 新人教版必修1.ppt

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4實驗 用打點計時器測速度 第一章運動的描述 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理 并學(xué)會安裝和使用 2 掌握測瞬時速度的方法 會用打出的紙帶求瞬時速度 3 會用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律 內(nèi)容索引 題型演練學(xué)以致用實訓(xùn)演練 達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān) 技能儲備明確原理提煉方法 技能儲備 一 打點計時器及其原理 6V 交流 220 交流 二 練習(xí)使用打點計時器1 實驗步驟 1 把打點計時器固定在桌子上并穿好紙帶 2 把打點計時器的兩個接線柱接到電源上 電源頻率為50Hz 電磁打點計時器接V以下低壓電 電火花計時器接V電 3 先接通電源開關(guān) 再用手水平拉動紙帶 紙帶上就打下一行小點 隨后立即關(guān)閉電源 交流 6 交流 220 交流 4 取下紙帶 從能看得清的某個點開始 往后數(shù)出若干個點 如果共有n個點 那么n個點的間隔數(shù)為個 則紙帶的運動時間 t 0 02s 5 用刻度尺測量出從的點到最后的點間的距離 x 6 利用公式v 計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度 n 1 n 1 開始計數(shù) 2 注意事項 1 打點前 應(yīng)使物體停在 填 靠近 或 遠(yuǎn)離 打點計時器的位置 2 打點時 應(yīng)先接通電源 待打點計時器打點穩(wěn)定后 再拉動紙帶 3 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 4 對紙帶進行測量時 不要分段測量各段的位移 正確的做法是一次測量完畢 可先統(tǒng)一測量出各個計數(shù)點到起始點O之間的距離 靠近 三 用打點計時器測量瞬時速度1 原理紙帶上某一位置的瞬時速度 可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移 x內(nèi)的平均速度表示 即根據(jù)v 當(dāng) t或 x較小時 用這個 代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度 如圖1所示 E點的瞬時速度可用D F兩點間的平均速度代表 即vE 平均速 度 圖1 2 數(shù)據(jù)處理 1 測量 把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O 以后的點分別標(biāo)上A B C D 如圖2所示 依次測出各點到O點的距離 再算出OA AB BC 的距離x1 x2 x3 圖2 2 計算 若打點計時器打點的周期為T 則A B C D 各點的瞬時速度分別為 vA vB vC vD 3 列表比較 把數(shù)據(jù)填入下表 根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運動速度的變化情況 3 注意 1 為了減小實驗誤差 A B C D 不一定是連續(xù)計時點 比如可以每隔四個點選一個點 稱為計數(shù)點 此時兩個計數(shù)點間的時間間隔T s 2 計算計數(shù)點的瞬時速度時 x t應(yīng)取此計數(shù)點前 后兩個計數(shù)點之間的位移和時間 即vn 0 1 四 用圖象表示速度1 速度 時間圖象 v t圖象 用橫軸表示 縱軸表示 建立直角坐標(biāo)系 根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點 然后用平滑的曲線把這些點連接起來 即得到物體運動的v t圖象 2 v t圖象的意義v t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況 但它 填 是 或 不是 物體運動的軌跡 時間t 速度v 不是 例如 如圖3所示是某質(zhì)點做直線運動的v t圖象 圖3 由v t圖象可知在0 4s內(nèi)速度隨時間不斷增大 表示質(zhì)點做運動 在4 8s內(nèi)速度不隨時間變化 表示質(zhì)點做勻速運動 在8 10s內(nèi)速度隨時間不斷減小 表示質(zhì)點做運動 質(zhì)點在t 0時刻的速度為0 在5s末的速度大小為15m s 加速 減速 題型演練 一 打點計時器的應(yīng)用原理及操作 例1用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移 下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E 按照你對實驗的理解 在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容 然后按實際操作的合理順序 將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋?A 在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線 導(dǎo)線的另一端分別接在頻率為50Hz的低壓 選填 交流 或 直流 電源的兩個接線柱上 交流 解析電磁打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源 B 把電磁打點計時器固定在桌子上 讓紙帶穿過 并壓在 下面 限位孔 復(fù)寫紙 解析應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔 并放于復(fù)寫紙的下方 答案 解析 C 用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離 x D 切斷電源 取下紙帶 如果共有n個清晰的點 則這段紙帶記錄的時間 t E 打開電源開關(guān) 再用手水平地拉動紙帶 紙帶上打下一系列小點 F 利用公式v 計算紙帶運動的平均速度 實驗步驟的合理順序是 n 1 0 02s BAEDCF 解析紙帶上記錄的時間 t n 1 0 02s 解析合理的實驗步驟為BAEDCF 答案 解析 二 瞬時速度的計算和速度 時間圖象的畫法 例2打點計時器所用電源的頻率為50Hz 某次實驗中得到一條紙帶 用毫米刻度尺測量的情況如圖4所示 紙帶在A C間的平均速度為 m s 在A D間的平均速度為 m s B點的瞬時速度更接近于 m s 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 圖4 0 35 0 42 0 35 解析由題意知 相鄰兩點間的時間間隔為0 02s A C間的距離為0 014m A C間對應(yīng)的時間為0 02 2s 0 04s A D間的距離為0 025m A D間對應(yīng)的時間為0 02 3s 0 06s B點的瞬時速度更接近于A C間的平均速度 例3某同學(xué)在 用打點計時器測速度 的實驗中 電源頻率為50Hz 用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況 在紙帶上確定出A B C D E F G共7個計數(shù)點 相鄰計數(shù)點間的距離如圖5所示 每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0 1s 本題計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字 答案 解析 圖5 1 在實驗中 使用打點計時器時應(yīng)先 再 填 釋放紙帶 或 接通電源 接通電源 釋放紙帶 解析在實驗中 使用打點計時器時應(yīng)先接通電源 再釋放紙帶 2 每兩個計數(shù)點間還有 個點沒有標(biāo)出 答案 解析 4 3 試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離 每隔0 1s測一次速度 計算出打下B C D三個點時小車的瞬時速度 并將各個速度值填入下表 0 400 0 479 0 560 答案 解析 4 將B C D E F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在圖6直角坐標(biāo)系中 并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線 答案 解析 圖6 答案見解析圖 解析圖線如圖所示 達(dá)標(biāo)檢測 1 練習(xí)使用打點計時器 多選 在 用打點計時器測速度 的實驗中 除重物 小車 紙帶外 還需選用的儀器是A 秒表B 刻度尺C 速度計D 交流電源 答案 1 2 3 4 解析 解析由打點計時器在紙帶上打下的點的間隔數(shù)可知任意兩點間的時間間隔 故不需要秒表 選項A錯誤 再利用刻度尺測出兩點間的距離就可進一步求出平均速度 故不需要速度計而要使用刻度尺 選項B正確 C錯誤 打點計時器要使用交流電源工作 選項D正確 5 6 2 練習(xí)使用打點計時器 多選 在 用打點計時器測速度 的實驗中 若打點周期為0 02s 下列說法正確的是A 先接通電源 后拉動紙帶B 先拉動紙帶 后接通電源C 電火花計時器使用6V以下的交流電源D 連續(xù)n個計時點間的時間間隔為 n 1 0 02s 答案 1 2 3 4 解析 5 6 解析使用打點計時器打點時 應(yīng)先接通電源 待打點計時器打點穩(wěn)定后 再拉動紙帶 A正確 B錯誤 電火花計時器的工作電壓是220V交流電 C錯誤 每相鄰的兩個計時點間的時間間隔為0 02s 連續(xù)n個計時點間有n 1個時間間隔 故時間為 n 1 0 02s D正確 1 2 3 4 5 6 3 練習(xí)使用打點計時器 如圖7所示是一位同學(xué)使用打點計時器得到的兩條紙帶 他將兩條紙帶 甲 乙 上下并排放在一起進行比較 在圖中A B兩點之間 兩條紙帶 甲 乙 運動的時間之比是A 1 1B 2 1C 1 2D 無法比較 答案 1 2 3 4 圖7 解析 5 6 4 瞬時速度的測量 用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度 如圖8所示 滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門 配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為 t1 0 29s 通過第二個光電門的時間為 t2 0 11s 已知遮光板的寬度為3 0cm 則滑塊通過第一個光電門的速度為 通過第二個光電門的速度為 圖8 1 2 3 4 0 10m s 0 27m s 答案 解析 5 6 解析由于滑塊經(jīng)過光電門時遮光板的擋光時間較短 所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時間內(nèi)的平均速度表示 1 2 3 4 5 6 5 瞬時速度的測量 在 用打點計時器測速度 的實驗中 打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz 記錄小車運動的紙帶如圖9所示 在紙帶上選擇0 1 2 3 4 5共六個計數(shù)點 相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出 紙帶旁并排放著帶有最小分度為1mm的刻度尺 0點跟 0 計數(shù)點對齊 由圖可以讀出三個計數(shù)點1 3 5跟0點的距離并填入表格中 圖9 計算小車通過計數(shù)點 2 的瞬時速度為v2 m s 1 20 5 40 12 00 0 21 答案 解析 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6 用圖象表示速度 如圖10所示是一條打點計時器打出的紙帶 電源頻率為50Hz 0 1 2 3 4 5 6是七個計數(shù)點 每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出 各計數(shù)點到0的距離如圖所示 圖10 1 2 3 4 5 6 1 求出2 4計數(shù)點的瞬時速度并填入表格 答案 解析 0 40 0 69 解析兩計數(shù)點間的時間間隔是T 0 1s 1 2 3 4 5 6 2 在圖11坐標(biāo)紙中畫出質(zhì)點的速度 時間圖象 圖11 答案見解析圖 答案 解析 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 解析根據(jù) 1 表格中數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點 然后連線得到圖象如圖所示 5 6