《浙江版2017-2018学年高一物理新人教版必修1《学案导学与随堂笔记》学案：第1章 运动的描述4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江版2017-2018学年高一物理新人教版必修1《学案导学与随堂笔记》学案：第1章 运动的描述4（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4实验：用打点计时器测速度知识内容用打点计时器测速度考试属性必考加试课时要求1.知道电磁打点(电火花)计时器的构造及工作原理.2.掌握打点计时器的使用方法，知道相邻两点间的时间间隔.3.理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法，会计算瞬时速度，会借助传感器测速度.4.能用实验数据描绘vt图象，并能根据图象分析物体的运动.一、打点计时器及其原理1.作用及分类打点计时器是一种使用交流(填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两
2、种.2.电磁打点计时器(1)工作电压：6 V以下的交流(填“交流”或“直流”)电源；(2)原理：接通电源后，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.这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.3.电火花计时器(1)工作电压：220 V交流电源；(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹.4.两种计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带的运动阻力极小，因而系统误差较小.二、练习使用打点计时器1.实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.(2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电磁打点计时器接6 V以
3、下低压交流电，电火花计时器接220 V交流电).(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源.(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n1个，则纸带的运动时间t(n1)0.02 s.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离x.(6)利用公式v计算出纸带在这段时间内的平均速度.2.注意事项(1) 打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置. (2) 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.(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)
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).读数时应估读到毫米的下一位.三、用打点计时器测量瞬时速度1.原理纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移x内的平均速度表示，即根据v，当t或x较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.如图1所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE.图12.数据处理(1)测量：把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D，如图2所示，依次测出各点到O点的距离，再算出OA、AB、BC的距离x1、x2、x3.图2(2)计算：
5、若打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D各点的瞬时速度分别为：vA、vB、vC、vD.(3)列表比较：把数据填入下表，根据数据判断纸带运动速度的变化情况.位置ABCDEFGv/(ms1)3.注意(1)为了减小实验误差，A、B、C、D不一定是连续计时点，比如可以每隔四个点选一个点(称为计数点)，此时两个计数点间的时间间隔T0.1 s.(2)计算计数点的瞬时速度时，x、t应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即v.四、用图象表示速度1.速度时间图象(vt图象)用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到物体运动
6、的vt图象.2.vt图象的意义vt图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它不是(填“是”或“不是”)物体运动的轨迹.例如，图3所示是某质点做直线运动的vt图象.图3由vt图象可知在04 s内速度随时间不断增大，表示质点做加速运动；在48 s内速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在810 s内速度随时间不断减小，表示质点做减速运动.质点在t0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s.一、打点计时器的应用原理及操作例1使用打点计时器测量瞬时速度时应注意()A.电火花计时器使用的电源是220 V的交流电源，电磁打点计时器使用的是直流6 V以下B.使用打点计时器时应先拉动纸带，再接通
7、电源C.使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向可以不与两限位孔平行D.打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源答案D解析电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源，故A错；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故B错误；为了减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故C错误；打点计时器不能长时间连续工作，故D正确.例2当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上点迹的说法中不正确的是()A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况答案C解
8、析打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状.二、瞬时速度的计算和速度图象的画法例3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0.350.420.35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 mm0.014 m.A、C间对应的时间为0.022 s0
9、.04 s.A、D间的距离为25 mm0.025 m.A、D间对应的时间为0.023 s0.06 s由公式v得：vAC m/s0.35 m/s，vAD m/s0.42 m/s.B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.例4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)图5(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”).(2) 每两个计数点间还有 个点没有标出.(3
10、) 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.vBvCvDvEvF数值(m/s)0.6400.721(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.图6答案(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000.4790.560(4)见解析图解析(1) 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n114个点没有标出.(3)vB m/s0.400 m/s；vC m/s0.479 m/s；vD m/s0.560 m/s.(4)
11、图线如图所示：1.(2015浙江省9月选考测试)如图7所示装置可测出气垫导轨上滑块的速度.已知固定在滑块上的遮光条的宽度为0.60 cm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.02 s，则遮光条经过光电门的平均速度大小为()图7A.0.20 m/s B.0.30 m/sC.0.60 m/s D.3.0 m/s答案B2.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，则在点下这些点的过程中，纸带的运动时间是()A.1 s B.9 sC.10 s D.11 s答案B解析
12、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.3.如图8所示为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02 s打一点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为相邻的计数点，每相邻计数点间还有一个点未画出.根据图中标出的数据，打A、D两点时间内纸带的平均速度是 ，打B点时纸带的瞬时速度是 ，你能算出打O、D两点时间内纸带的平均速度吗？为什么？图8答案2.312 5 m/s2.125 0 m/s不能不知道OD段的时间间隔解析根据平均速度和瞬时速度的定义式求解.AD段的平均速度AD102 m/s2.312 5 m/s.当时间间隔很短
13、时，可以用平均速度代替瞬时速度，故打B点时的瞬时速度vB 102 m/s2.125 0 m/s.无法算出OD段的平均速度，因为不知道O、D间有多少个点，因而不知道OD段的时间间隔.课时作业一、单选题1.打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔为T，若纸带上共打出N个点，这条纸带上记录的时间间隔为t，则下列各式正确的是()A.T0.1 s，tNTB.T0.05 s，t(N1)TC.T0.02 s，t(N1)TD.T0.02 s，tNT答案C解析电源频率f50 Hz，则相邻点间的时间间隔T s0.02 s，纸带上共打出N个点，则有N1个时间间隔，即t(N1)T，C正确.2.根
14、据打点计时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移C.路程 D.速度答案A3.在实验中，某同学得到一条打点清晰的纸带如图1所示，要求测出D点的瞬时速度.本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是()图1A.vD，t10.14 sB.vD，t20.06 sC.vD，t30.1 sD.vD，t40.04 s答案D4.关于打点计时器，下列说法正确的是()A.纸带上打的点越密，说明物体运动得越快B.电火花计时器使用的是220 V交流电源C.电火花计时器比电磁打点计时器打点频率高D.实验时应先释放小车，后接通打点计时器的电源答案B解析纸带上打的点越密，说明物体运动越慢，A错误；电火花计时器使用的是220 V交流电源，B正确；两种计时器电源频率都是50 Hz，C错误；实验时应先接通打点计时器的电源，后释放小车，D错误.5.手拖动纸带经过打点计时器(所用交流电的周期是0.02 s)后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为36 cm，则下列判断中正确的是
