《步步高高中物理教科版必修一课件：第一章 运动的描述 学生实验：用打点计时器测量平均速度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步步高高中物理教科版必修一课件：第一章 运动的描述 学生实验：用打点计时器测量平均速度（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学生实验 用打点计时器测量平均速度 第一章 运动的描述 学习目标 1 了解电磁打点计时器 电火花打点计时器的构造及工作原理并学 会使用 2 学会用打出的纸带求平均速度 3 掌握测瞬时速度的方法 会用打出的纸带求瞬时速度 4 能根据实验数据作出物体的速度 时间图像 并能根据图像分析 物体的运动 内容索引 技能储备 明确原理 提炼方法 题型演练 学以致用 实训演练 达标检测 检测评价 达标过关 技能储备 一 了解打点计时器 1 打点计时器是记录做直线运动物体的 和 的仪器 2 电火花打点计时器 1 工作电压 V 电源 2 原理 当接通电源 按下脉冲输出开关时 计时器发出的脉冲电流 经放电针 墨粉纸
2、盘到纸盘轴 产生火花放电 于是在运动的纸带上 就打出一行点迹 位置时间 220交流 3 电磁打点计时器 如图1所示 为电磁打点计时器的结构图 1 工作电压 6 V以下的交流电源 2 原理 接通交流电源后 在线圈和永久磁铁 的作用下 振片便振动起来 带动其上的振针 上下振动 于是在纸带上留下一行点迹 4 打点周期 打点计时器一般接我国市用交流电 交流电频率为50 Hz 计时器每隔 s打一次点 0 02 图1 二 实验步骤 1 如图2所示 将木板固定在铁架台上 把电火花 打点计时器安装在倾斜的木板上 把小车与纸带 装好 接好 V 电源 2 接通电源 将小车从斜面上由静止开始释放 纸带上就会打出一系
3、列点迹 220交流 0 1 图2 图3 3 关闭电源 取下纸带 每5个点 即以 s为周期 标注一个计数点 如 图3所示 三 分析与处理实验数据 1 测平均速度 用刻度尺测出n个点之间的距离 x n个点之间的时间间隔 t s 根据平均速度 算出小车在OB AC BD CE DF段的平均速度 填 入表中 2 测瞬时速度 取包含某一位置在内的一小段位移 x 根据v 测出这一段位移内的平均 速度 用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度 一般地 取以这个 点为中间时刻的一段位移计算 n 1 0 02 图3 四 注意事项 1 打点前 应使物体停在 填 靠近 或 远离 打点计时器的位 置 2 打点时 应
4、先 待打点计时器打点稳定后 再 填 接通电源 或 拉动纸带 3 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 4 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计数点到起始点O之间的距离 读数时应估读到 的下一位 靠近 接通电源拉动纸带 毫米 题型演练 一 打点计时器的应用原理及操作 例1 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 实际操作的合理顺序 将各步骤的字母代号按顺序写在空白处 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
5、别接在频率为 50 Hz的低压 选填 交流 或 直流 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 先打开电源开关 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v 计算纸带运动的平均速度 实验步骤的合理顺序是 交流 限位孔复写纸 n 1 0 02 s BAEDCF答案解析 解析 A中电磁打点计时器应使用低压交流电源 B中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔 并放于复写纸的下面 D中纸带上记录的时间 t n 1 0 02 s
6、 合理的实验步骤为BAEDCF 二 速度的计算 例2 打点计时器所用电源的频率为50 Hz 某次实验中得到一条纸带 用毫米刻度尺测量的情况如图4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 结果保留两位小数 图4 答案 0 350 42 0 35 解析 解析 由题意知 相邻两点间的时间间隔为0 02 s A C间的距离为14 mm 0 014 m A C间对应的时间为0 02 2 s 0 04 s A D间的距离为25 mm 0 025 m A D间对应的时间为0 02 3 s 0 06 s B点的瞬时速度更接近于A C间的平均速度
7、1 在实验中 使用打点计时器时应先 再 填 释放纸带 或 接通电源 例3 某同学在 用打点计时器测速度 的实验中 用打点计时器记录了 被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定出A B C D E F G 共7个计数点 相邻计数点间的距离如图5所示 每两个相邻的计数点之间 的时间间隔为0 1 s 本题计算结果均保留3位有效数字 答案 图5 接通电源释放纸带 解析 解析 在实验中 使用打点计时器时应先接通电源 再释放纸带 2 每两个计数点间还有 个点没有标出 答案 4 解析 vBvCvDvEvF 数值 m s 0 6400 721 3 试根据纸带上各个计数点间的距离 每隔0 1 s测一次速度 计算
8、出打下 B C D三个点时小车的瞬时速度 并将各个速度值填入下表 答案 0 400 0 479 0 560 解析 4 将B C D E F各个时刻的瞬时速度标在图6直 角坐标系中 并画出小车的瞬时速度随时间变化的关 系图线 答案 答案 见解析图 解析 解析 图线如图所示 图6 达标检测 123 1 多选 在 用打点计时器测速度 的实验中 除重物 小车 纸带外 还 需选用的仪器是 A 秒表 B 刻度尺 C 速度计 D 交流电源 答案 4 5 解析 解析 由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间 隔 故不需要秒表 选项A错误 再利用刻度尺测出两点间的距离就可进一步求出平均速度 故
9、不需要速度 计而要使用刻度尺 选项B正确 C错误 打点计时器要使用交流电源工作 选项D正确 6 解析 使用打点计时器打点时 应先接通电源 待打点计时器打点稳定后 再拉动纸带 A正确 B错误 电火花计时器的工作电压是220 V交流电 C错误 每相邻的两个计时点间的时间间隔为0 02 s 连续n个计时点间有n 1个时 间间隔 故时间为 n 1 0 02 s D正确 2 多选 在 用打点计时器测速度 的实验中 若打点周期为0 02 s 下 列说法正确的是 A 先接通电源 后拉动纸带 B 先拉动纸带 后接通电源 C 电火花计时器使用6 V以下的交流电源 D 连续n个计时点间的时间间隔为 n 1 0 0
10、2 s 12345 答案 解析 6 3 你左手拿一块表 右手拿一支笔 当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带 使纸带在你的笔下向前移动时 每隔1 s用笔在纸带上点下一个点 这 就做成了一台 打点计时器 如果在纸带上点下了10个点 则在打下这 些点的过程中 纸带的运动时间是 A 1 s B 9 s C 10 s D 11 s 答案解析 1234 5 解析 每隔1 s用笔在纸带上点下一个点 如果在纸带上点下了10个点 也就有9个时间间隔 所以纸带的运动时间是9 s 故选B 6 4 打点计时器交流电源频率是50 Hz 则打点周期是 实验得到做 匀变速运动的纸带上A B两点与B C两点之间各有三个点 如图7
11、所示 则相邻计数点的时间间隔是 若测得x1 15 cm x2 19 cm 则B 点的瞬时速度是 m s 结果保留3位有效数字 1234 答案 5 图7 0 02 s 0 08 s 2 13 6 5 如图8所示是一条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 12345 图8 6 1 求出2 4计数点的瞬时速度并填入表格 12345 解析 两计数点间的时间间隔是T 0 1 s 解析 v1v2v3v4v5 数值 m s 0 20 0 61 0 70 答案 0 400 69 6 2 在图9坐标纸中画出质点的速度
12、时间图像 12345 答案 解析 根据表格中数据在直角坐标系中描点 然后连线得到图像如图所示 解析 图9 答案 见解析图 6 6 用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度 如图10所 示 滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门 配套的数字毫秒计记 录了遮光板通过第一个光电门的时间为 t1 0 29 s 通过第二个光电门 的时间为 t2 0 11 s 已知遮光板的宽度为3 0 cm 则滑块通过第一个 光电门的速度为 通过第二个光电门的速度为 结果 保留两位有效数字 1234 解析 56 图10 答案 0 10 m s0 27 m s 解析 由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短 所以滑块经过 光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示 123456
