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1、【MeiWei_81-优质适用文档】第一章运动的描述第4节实验：用打点计时器测速度研究物体的运动，就要知道物体运动的位移、时间等，但这样还不能完整地描述运动生活中，我们还会提出这样的问题：物体在哪个位置运动的更快？如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢？这就要知道物体在某位置的速度，即瞬时速度，为此，本节就要学习一种测量瞬时速度的方法一、实验目的1练习使用电磁打点计时器或电火花计时器2学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况3利用vt图象分析实验数据，描述物体的运动二、实验原理1两种打点计时器当接通50Hz的交流电时，都是每隔0.02s打一次点2当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带
2、上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均速度的定义式v，当t很短时，可以认为等于t时刻的瞬时速度三、实验步骤1把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间2把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上3接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹4取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出n个点，这些点划分出来的间隔数为(n1)由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n1)s.5用刻度尺测量
3、出第一个点到第n个点的距离x，再利用公式计算纸带通过这段位移时的平均速度把测量和计算的结果填入表中6在小纸带上标记连续7个计数点，分别标上记号A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6，记录到表中7根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由8将B、C、D、E、F作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移x，由于t很小，求出t内的平均速度，即等于各点的瞬时速度，记入表中四、注意事项1电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6V以下交流电源；电火花计时器使用220
4、V交流电源2实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材3使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带4手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集5复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰6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五、实验数据处理1根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度(1)在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小(2)根据v，求出任意两点间的平均速度，这里x可以用直尺测量出两点间的距离，t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积这里必须明确
5、所求的是哪两点之间的平均速度2粗略计算瞬时速度某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示，如图142所示，vEDG或vEDF.图142说明：在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用v公式来求解，但须注意的是，如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点六、利用vt图象分析物体的运动1vt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，即得到如图143所示的vt图象图143图1442vt图象的意义vt图象非常直观地反映了速度随时间
6、变化的情况，它并不是物体运动的轨迹3匀速直线运动的vt图象(1)匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图144所示，直线a、b分别表示va4m/s，vb8m/s.145(2)从匀速直线运动的vt图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式xvt，在vt图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图145中画斜线的部分七、利用现代科技测速度的方法1借助传感器用计算机测速度详见课本2借助数字计时器和气垫导轨测速度详见课本这样测得的速度也不是瞬时速度，应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度3利用频闪照相分析计算物体的运动研究物体的运动规律，除用打点计时器外，还可以用频闪
7、照相，在暗室里放上照相机，让快门一直打开，旁边用频闪灯照相，因为频闪灯每隔相同时间瞬间闪光一次，在照相底片上就留下物体的一系列像，研究物体在不同闪光时刻成的像，就能了解物体的运动规律因为频闪照相能记录物体在不同时刻的位置，所以也和打点计时器一样能分析研究物体的运动规律.一、利用纸带判断物体的运动情况例1关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是()A点迹均匀，说明纸带做匀速运动B点迹变稀，说明纸带做加速运动C点迹变密，说明纸带做加速运动D相邻两点间的时间间隔相等解析打点计时器的振针打点的频率一定(50Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如
8、果纸带减速运动，点迹变密答案ABD(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象(2)分析纸带上点与点之间间隔的变化情况(3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动.二、平均速度和瞬时速度的计算例2图148是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02s，纸带旁边是一把最小刻度为1mm的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体：(1)在AC这段时间内的平均速度；(2)在B点的瞬时速度图148解析(1)根据平均速度的定义，AC这段时间内的平均速度就等于A到C的位移跟所用时间的比值位移的大小可以从刻度尺上直接读出：x4.0
9、0cm，A到C共10个点，9个时间间隔，所以A到C所用的时间t0.02s90.18s，所以AC这段时间内的平均速度0.22m/s；(2)根据公式vB来计算B点的瞬时速度为了尽量精确地反映物体在B点的运动快慢，我们尽量在靠近B点的地方取得数据，例如取靠近B点的左右两个点，左边点在刻度尺上的读数是1.77cm，右边点在刻度尺上的读数是2.65cm，那么x2.65cm1.77cm0.88cm，两点间相隔的时间为t0.02s20.04s，所以B点的瞬时速度vB0.22m/s.答案(1)0.22m/s(2)0.22m/s三、速度时间图象的理解图149例3如图149所示为某物体的vt图象，试说明该物体的运
10、动情况解析04s物体做加速运动，末速度为12m/s；46s物体做减速运动，末速度为0；67s物体做反向加速运动，末速度大小为4m/s；78s物体做反向减速运动，末速度为0.答案见解析1.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀，下列判断正确的是()A点迹密集的地方物体运动的速度较大B点迹密集的地方物体运动的速度较小C点迹不均匀说明物体做变速运动D点迹不均匀说明打点计时器有故障2在下列四个图象中，表示匀速直线运动的是()3根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A时间间隔B位移C速率D平均速度4接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的时间顺序是
11、()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5下列说法中正确的是()A电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样B电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的D电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02s6打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，其相邻点的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是()AT0.02s，tNTBT0.05s，t(N1)TCT0.02s，t(N1)TDT0.05s，tNT7某同学在练习使用打点计时器
12、时，得到了如图1410所示的纸带，从O点开始，每隔0.1s取一个测量点测得OA3.20cm，AB3.90cm，BC5.86cm，CD7.58cm，DE9.72cm.图1410则可判断纸带的运动是_D段上的平均速度为_D段上的平均速度为_8练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：A把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上，把复写纸套在定位轴上，让连接小车的纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面B把打点计时器接在10V以下的直流电源上C拉动纸带后，再接通电源D取下纸带，以纸带上起始点为O，依次在每个点上标出1、2、3、，用刻度尺分别量出两点间的距离，比较是否相等，判断是什么性质的运动试纠正以上步骤中错误之处
13、题型1应用纸带计算平均速度和瞬时速度例1一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图141所示纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米图141(1)计算06点之间的平均速度；(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？答案(1)0.68m/s(2)0.83m/s解析(1)0到6点间的平均速度为：v102m/s0.676m/s0.68m/s(2)当打点计时器打第4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于35点间的平均速度，则v4102m/s0.834m/s0.
14、83m/s拓展探究上例中若电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？答案偏大解析当交流电的频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一个点，当交流电的频率低于50Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02s，即t时间内的位移我们用0.02s的位移计算()，因此测出的速度将比真实值偏大该题考查学生应用“极限”的思想求物体的瞬时速度的能力，其平均速度可由v求出，求瞬时速度时，应当取包含该点的尽可能短的时间间隔，由平均速度代替瞬时速度.题型2实验数据的处理例2汽车沿平直公路行驶，小明坐在驾驶员旁边注视速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示：t/s05101520253035404550v/(kmh1)20304050505050352050根据小明的记录内容，试完成下列问题：(1)从表中数据得到汽车在各段时间内的特点：在015s内，汽车的速度在变化，时间每经过5s速度增大_km/h；在1530s内汽车速度不变，速度大小为
