高中物理1.4《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度》學(xué)案（人教版必修1）

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第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度（學(xué)案） 班級(jí) 姓名 一、考點(diǎn)自學(xué) 一、實(shí)驗(yàn)原理 1．兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器)在接通50 Hz的交流電源時(shí)，打點(diǎn)時(shí)間間隔都是0.02 s. 2．當(dāng)紙帶跟運(yùn)動(dòng)物體連在一起時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出物體在不同時(shí)刻的位置，紙帶上各點(diǎn)之間的間隔就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的位移，根據(jù)平均速度的定義式＝，當(dāng)Δt很短時(shí)，可以認(rèn)為等于t時(shí)刻的瞬時(shí)速度． 二、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器)、紙帶、刻度尺、交流電源、導(dǎo)線等． 兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較： 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 電源種類 6V以下低壓交流電源 220 V交流電源 打點(diǎn)頻率 打點(diǎn)時(shí)間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)時(shí)間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)方式 振針通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘洗螯c(diǎn) 火花放電使墨粉在紙帶上成點(diǎn) 阻力來源 紙帶與限位孔的摩擦； 振針與紙帶打點(diǎn)接觸時(shí)的摩擦 紙帶與限位孔的摩擦； 摩擦阻力比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小 電火花計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更精確，實(shí)驗(yàn)誤差小。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面． 2．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱用導(dǎo)線分別與電源的接線柱相連接． 3．打開電源開關(guān)，用手水平地拉動(dòng)紙帶使它在水平方向上運(yùn)動(dòng)，紙帶上就打下了一系列點(diǎn)． 4．關(guān)閉電源，取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么點(diǎn)的間隔數(shù)為n－1個(gè)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝0.02(n－1) s. 5．用刻度尺測量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx. 6．利用公式＝，計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度． 7．從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點(diǎn),在后面便于測量的地方找一個(gè)開始點(diǎn),以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并標(biāo)明A、B、C、D…，如圖所示，測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3…. 四、數(shù)據(jù)處理 1．表格法 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為： vA＝、vB＝、vC＝，vD＝… 把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運(yùn)動(dòng)。 位置編號(hào) 1 2 3 4 5 6 (Xn+Xn+1)/m v/(m/s) 2．圖象法 (1)圖象的描繪：以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸，在方格紙上建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測得的速度值在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，就得到了一條能夠描述紙帶運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象．稱為速度—時(shí)間圖象，簡稱速度圖象，即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(shí)間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡． (3)v-t圖象中反映的物理量 ①任一時(shí)刻瞬時(shí)速度的大小。 ②速度的方向。速度為正，表示物體沿規(guī)定的正方向運(yùn)動(dòng)， 速度為負(fù)，表示物體沿規(guī)定的正方向的反方向運(yùn)動(dòng)． ③從v-t圖象上可以直觀的看出速度隨時(shí)間的變化情況 ④勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖象是一條平行于t軸的直線 五、注意事項(xiàng)和誤差分析（略） 二、典例分析： 題型一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用 例1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用___________電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓為________，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)．使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過______，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的________面；應(yīng)把__________電源用導(dǎo)線接在接線柱上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先________，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)． 題型二、紙帶的測量、分析和計(jì)算 例2、 如圖所示為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D為每隔一點(diǎn)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)．根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，紙帶上A、C兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為______s，紙帶在A、D間的平均速度為______cm/s，打B點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度為______cm/s，你能求出打O、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？答：____ ______ _____. 變式練習(xí)：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖145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(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于________m/s. 題型三、利用v一t圖象判斷物體的運(yùn)動(dòng) 例3、 圖是甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)的速度圖象，下列說法正確的是(　 　) A．物體甲處于靜止?fàn)顟B(tài) B．物體乙剛開始時(shí)以5 m/s的初速度與甲物體同向運(yùn)動(dòng) C．物體甲在最初3 s內(nèi)的位移為30 m D．物體乙的運(yùn)動(dòng)方向在1 s時(shí)發(fā)生變化 變式練習(xí)：某物體的vt圖象如右圖所示，則該物體(　 　) A．做往復(fù)運(yùn)動(dòng) B．做勻速直線運(yùn)動(dòng) C．朝某一方向做直線運(yùn)動(dòng) D．以上說法均不正確 三、堂堂清練習(xí)： 1．當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通頻率恒定的電源，在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡．下列關(guān)于紙帶上點(diǎn)跡的說法中，正確的是(　 　) A．點(diǎn)跡越密集，說明物體運(yùn)動(dòng)越快 B．點(diǎn)跡越密集，說明物體運(yùn)動(dòng)越慢 C．點(diǎn)跡越密集，說明振針打點(diǎn)越快 D．點(diǎn)跡越密集，說明振針打點(diǎn)越慢 2．一同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)紙帶上打出的不是圓點(diǎn)，而是一些短線，這可能是(　 　) A．交流電壓不穩(wěn)定 B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上 C．電源頻率不穩(wěn)定 D．振針壓得過緊 3．質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從O點(diǎn)經(jīng)時(shí)間t1到達(dá)A點(diǎn)，如圖所示的圖象中，能正確表示該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圖象的是(　 　) 四、日日清練習(xí) 1．接通電源與讓紙帶隨物體運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)操作的先后次序應(yīng)當(dāng)是(　 　) A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶的同時(shí)接通電源 D．先釋放紙帶或先接通電源都可以 2.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們不用公式計(jì)算可以從紙帶上直接得到的物理量是（ ） A.時(shí)間間隔 B.位移 C.瞬時(shí)速度 D.平均速度 3．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶(　 　) A．能準(zhǔn)確地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 B．能粗略地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 C．能準(zhǔn)確地求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度 D．可以任意地利用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 4.在一次實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)不知道所使用的交流電源的實(shí)際頻率已超過50 Hz,那么,他計(jì)算出來的瞬時(shí)速度值與真實(shí)值相比 ( ) A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定 5．一枚小火箭由地面豎直向上發(fā)射時(shí)的速度—時(shí)間圖象如圖所示，則火箭上升到最高點(diǎn)位置時(shí)對(duì)應(yīng)圖中的(　 　) A．O點(diǎn) B．A點(diǎn) C．B點(diǎn) D．C點(diǎn) 6．使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中： (1)在如下基本步驟中，正確的排列順序?yàn)開_______． A．把電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上 B．安放紙帶 C．松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng) D．接通220 V交流電源 E．按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn) (2)在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在________上，還要檢查________是否夾在紙帶之間． 7．當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)跡．下列關(guān)于紙帶上點(diǎn)跡的說法中正確的是(　 　) A．點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 B．點(diǎn)跡記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移 C．紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀 D．紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況 8．在研究物體做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)的某次實(shí)驗(yàn)中，紙帶的記錄如圖所示，圖中前幾個(gè)點(diǎn)模糊，因此從A點(diǎn)開始每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，試根據(jù)紙帶求解以下問題： (1)紙帶的哪一端與物體相連？ (2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是多少？ (3)BD段對(duì)應(yīng)的平均速度是多大？ (4)打C點(diǎn)的瞬時(shí)速度大?。? 9．如圖所示，是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示． (1)求出1、2、3、4、5各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度； (2)畫出速度—時(shí)間圖．(必須用鉛筆、直尺作圖) 1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度（學(xué)案）答案 例1、交流 、6V以下 、0.02s 、限位孔 、上 、低壓交流 、接通電源 例2 、0.08 、231.25 、 212.50 、不能 變式練習(xí) 、0.35 、0.42 、0.35 例3 、BC 變式練習(xí) 、C 堂堂清 1、B 2、D 3、BC 日日清 1、A 2、AB 3、BC 4、B 5、D 6、ABDEC 、紙盤軸 、墨粉紙盤 7 、ABD 8 、答案：(1)左端　(2)0.1 s　(3)1.861 m/s　(4)1.861 m/s 9 、（1） v1＝0.20 m/s， v2＝0.40 m/s， v3＝0.61 m/s， v4＝0.69 m/s， v5＝0.70 m/s. (2) 以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系．橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示速度．根據(jù)上面計(jì)算出的結(jié)果在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線得到速度—時(shí)間圖象如圖所示． 高考學(xué)習(xí)網(wǎng)－中國最大高考學(xué)習(xí)網(wǎng)站Gkxx.com | 我們負(fù)責(zé)傳遞知識(shí)！