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1、 学科：物理学科：物理教学内容：实验、练习使用打点计时器研究匀变速直线运动教学内容：实验、练习使用打点计时器研究匀变速直线运动【基础知识精讲基础知识精讲】1.理解实验原理1)打点计时器原理简介 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为46V，当电源的频率是 50Hz 时，它每隔 0.02s 打一个点，因此纸带上的点就表示了与纸带相连的物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。2)运动性质判断方法由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如上图所示，纸带上 A、B、C、D为时间间隔相等的各记数点，s1,s2,s3,为相邻两记数点间的距离，若 ss2-s1s3-
2、s2aT2(恒量)，则物体一定做匀变速直线运动.若 s1s2sn，则为匀速直线运动.3)由纸带求物体运动加速度的方法a.逐差法：s4-s1s5-s2s6-s33aT2，分别求出 a1214 3Tss ,a2225 3Tss ,a3236 3Tss ,再算出 a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度.b.vt 图像法：先根据 vnTssnn 21求出打第 n 个点时纸带的瞬时速度，作出 vt 图像，图线的斜率即为物体运动的加速度.2.熟习实验器材打点计时器，纸带，复写纸，低压交流电源，小车，细绳，一端带滑轮的长木板，毫米刻度尺，钩码，导线.3.掌握实验步骤(1)把一端带有定滑轮的长木板平放
3、在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上的无滑轮的一端，连接好电路.(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，放手后小车能在木板上平稳地加速滑行，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面.(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，先使打点计时器正常工作，再放开小车使其运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次.(4)选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，确定好记数点并标记，正确使用毫米刻度尺测量两计数点之间的距离，并把测量结果填入设计的表格中，用逐差公式求加速度值，最后求其平均值.(5)求出各计
4、数点对应的速度，作出 v-t 图像，求直线的斜率即为加速度.4.牢记实验注意事项(1)纸带与细绳要和木板平行，小车运动要平稳.(2)小车的加速度应大一些，以便能在纸带上约 50cm 范围内清晰地取五个以上的计数点.选取记数点时可去掉纸带上刚开始密集的部分，一般隔 5 个计时点取一个计数点.(3)实验中应先通电，后让小车运动；实验后先断电后取纸带.(4)要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞.5.正确处理实验数据严格按实验报告上的表格填好数据，并求出实验结果.【重点难点解析重点难点解析】本节重点是掌握操作技能和实验数据处理方法，体会注意事项，难点是无法正确的对实验数据进行处理，疑点是怎样才能减小实验误
5、差。如：例 1 在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法有益的是( )A.把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取记数点B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验分析分析 选取记数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此 A 选项正确.在此实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低.因此使小车的加速度略大一些较好，如
6、果每五个点取一个记数点，那么以能在纸带上 50cm 长度内清楚地取出 78 个记数点为宜，C 项保证了选点的正常，D 项是物体作匀变速直线运动的前提，故 A、C、D 错误.牢记注意事项要以理解为先。如：例 2 关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是( )A.打点记时器一般使用 4V6V 的直流电源.B.安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面.C.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.D.最好在接通电源的同时，放开小车.解析解析 (1)打点计时器是一种使用 4V6V 交流电源的计时仪器，它是靠通电线圈的磁场与永久磁铁相互作用使振动片作周期性振动而打点计时的，故必须接低压交流电源.(2)复写纸应
7、安放在纸带的上面，要求在纸带运动时，复写纸绕定位轴转动，这样才能打出清晰的点.(3)释放小车时，应使小车靠近打点计时器，这样才能在纸带上 50cm 长度内清楚地取出 78 个计数点(以每打五个点作为一个计数点)(4)应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车.以上正确选项为 C.例 3 在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，得到记录纸带如下图所示，图中的点为记数点，在每两相邻的记数点间还有 4 个点没有画出，则小车运动的加速度为(单位：m/s2)( )A.0.2 B.2.0 C.20.0 D.200.0解：在此题中，每 5 个点取一个记数点，所以每相邻两记数点间的时间间隔为T0.1s.
8、由图可知，任意两个连续相等的时间间隔 T 内的位移之差为2.00cm0.02m.由公式 saT2有：a2Ts21 . 0 02. 0m/s2.0m/s2.故正确选项为 B.【难题巧解点拨难题巧解点拨】例 1 如下图所示，纸带上 A、B、C、D、E、F、G 为计数点，每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，由图可知纸带的加速度等于 ，在打 D 点时纸带的速度为 .(图中表示各计数点与第一个点的距离)分析分析 设 A、B 与 B、C 等各相邻计数点间的距离，依次为 s1、s2、s3，由图中给出的数据，则有s13.20-2.001.20cm s24.80-3.201.60cms36.80-4.80
9、2.00cm s49.20-6.802.40cms512.00-9.202.80cms615.20-12.003.20cm因 s2-s1s3-s2s4-s3s5-s4s6-s5s0.40cm故纸带作匀加速运动T50.02s0.1s 由导出式 as/T2故 a0.4010-2/0.12m/s20.40m/s2vDsCE/2T(9.20-4.80)10-2/0.2m/s0.22m/s例 2 在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经各计数点的瞬时的速度如下：计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0
10、100.0110.0168.0(1)为了计算加速度，合理的方法是( )A.根据任意两计数点的速度公式，用 av/t 算加速度.B.根据实验数据画出 v-t 图，量出其倾角，由公式 atg 求加速度.C.根据实验数据画出 v-t 图，由图上相距较远的两点，由 av/t 求 a.D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出其平均值作小车的加速度.解析：解析：方法 A 虽能求出其加速度，由于只利用了其中的两组数据，偶然误差较大，方法 D 也具有方法 A 相同的缺点，如 a1(v2-v1)/T，a2(v3-v2)/T,a5(v6-v5)/T,求平均值时，a(v6-v1)/5T,只用了 v6和 v1两组
11、数据.作图法是求物体加速度的一个行之有效的方法，具有减小偶然误差的效果，但方法B 也是不用的，因两坐标轴的分度大小往往是不相等的，也就是说同一组数据，可以画出许多倾角不同的图线，再加上测量角度时测量误差较大，故不能被采用，常用方法 C 求其加速度.(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度.解析：解析：具体作法如下：由表中给出的数据选好标度.描点，用“”、“”或“”表示用直线把描的点连起来，使所描的点尽可能在直线上或对称地分布在两旁，个别离直线较远的点应舍去.选图线中相距较远的两点由 av/t 求加速度，如下图虚线所示，则 a(150-50)cm/s/(0.55s-0.14s)244cm/s
12、22.44m/s2.图像便于处理大量数据，寻找规律，要体会其程序和注意点。【典型热点考题典型热点考题】91 年上海考题：用接在 50Hz 交流低压电源上的打点计时器，测定小车作匀加速直线运动的加速度，某次实验中得到一条纸带如图所示.从比较清晰的点算起，每五个打印点取一个点作为记数点，分别标明 0、1、2、3、4，量得 0 与 1 两点间的距离 s1=30mm，3 与 4 两点间的距离s448mm，则小车在 0 与 1 两点的平均速度 m/s，小车的加速度为 m/s2.解析：解析：v1Ts11 . 0103030.30m/sa214 3Tss 231 . 03 10)3048( m/s20.60
13、m/s2注意 计算加速度时要取平均值一般用公式 a21 ) 1(TNssn 计算，对于点数比较多的 纸带，处理时可用图像取平均值更方便.【同步达纲练习同步达纲练习】1.在做完练习使用打点计时器的实验后，关于打点计时器打点时间间隔的长短，三位同学各自发表了自己的看法，其中正确的是( )A.电源电压越高，打点计时器通过的电流越强，计时器打点速度就会越快，每打两个点的时间间隔就会越短B.手拉纸带速度越大，纸带运动越快，计时器打点速度就会越快，每打两个点所需时间间隔就会越短C.打点计时器每打两个点的时间间隔由电源的频率决定，与电源电压的高低和纸带的运动速度的大小无关D.以上都不对2.接通电源与让纸带(
14、随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是( )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3.当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中，哪些是正确的?( )A.点痕记录了物体运动的时间B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D.纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况4.某同学利用打点计时器测定做匀加速直线运动的小车的加速度，打点后得到的纸带舍去前面比较密集的点，从 O 点开始每隔两点取一个记数点：O、A、B、C、D，量得OA1
15、.30cm，OB3.10cm，OC5.38cm，OD8.17cm,则小车的加速度 a m/s2.5. 下图为接在 50Hz 低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一列点，图中所标的是每隔 5 个点所取的记数点，但第 3 个记数点 M 没有画出，则该物体运动的加速度为 .BM 间的距离约为 m.6.在下列给出的器材中，选出本实验中所需的器材填在横线(填编号)：打点计时器 天平 低压交流电源 低压直流电源 细绳和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺选出的器材有 .7.某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了如下图所示的纸带，从 O 点开始，每隔两个计时点取一个记数点，则每两个相邻记数点间的时间间隔为 s,测得 OA3.20cm，DE9.72cm，则物体运动的加速度为 m/s2.8.利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度.下图给出了该次实验中，从O 点开始每 5 个点取一个计数点的纸带，其中 O、1、2、3、4、5、6 都为记数点.测得相邻计数点的距离依次为s11.40cm，s21.90cm,s
