人教版必修1 1.4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計時器測速度 學(xué)案.DOC

1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計時器測速度學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電磁打點(diǎn)計時器、電火花計時器的構(gòu)造及工作原理.2.學(xué)會使用打點(diǎn)計時器.3.掌握測瞬時速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時速度.4.理解速度隨時間的變化圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運(yùn)動一、了解打點(diǎn)計時器1作用及分類打點(diǎn)計時器是一種使用交流電的計時儀器，當(dāng)電頻率為50 hz時，它每隔0.02_s打一次點(diǎn)打點(diǎn)計時器和紙帶配合，可以記錄物體運(yùn)動的時間及在一段時間內(nèi)的位移供高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的計時器有電磁打點(diǎn)計時器和電火花計時器兩種2電磁打點(diǎn)計時器(1)工作電壓：6_v以下的交流電；(2)原理：接通交流電后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起，帶動其上的振針上下振動這時，如果紙帶運(yùn)動，振針就通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘狭粝乱恍行↑c(diǎn)3電火花計時器(1)工作電壓：220 v交流電；(2)原理：當(dāng)接通電、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡4兩種計時器誤差比較電火花計時器使用中對紙帶運(yùn)動阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小二、根據(jù)紙帶計算平均速度根據(jù)v可求出任意兩點(diǎn)間的平均速度，x是紙帶上兩點(diǎn)間的距離，t是這兩點(diǎn)間的時間間隔三、粗略計算瞬時速度紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度可以粗略地由包含該點(diǎn)在內(nèi)的相距較近的兩點(diǎn)間的平均速度表示平均速度的公式v，當(dāng)t或x較小時，這個平均速度代表紙帶經(jīng)過某點(diǎn)的瞬時速度四、速度時間圖象(vt圖象)速度時間圖象是用描述速度隨時間變化關(guān)系的圖象，圖象上的點(diǎn)反映某一時刻的瞬時速度.一、練習(xí)使用打點(diǎn)計時器1實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計時器固定在桌子上并穿好紙帶(2)把打點(diǎn)計時器的兩個接線柱接到交流電上(電磁打點(diǎn)計時器接6 v低壓交流電，電火花計時器接220 v交流電)(3)先接通電開關(guān)，再用手水平拉動紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電(4)取下紙帶，從能看得清的某個點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個點(diǎn)，如果共有n個點(diǎn)，那么n個點(diǎn)的間隔數(shù)為n1個，則紙帶的運(yùn)動時間t(n1)0.02 s.(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離x.(6)利用公式v計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度2注意事項(xiàng)(1)使用打點(diǎn)計時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電，待打點(diǎn)計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動紙帶(2)打點(diǎn)前應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計時器的位置(3)打點(diǎn)計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電(4)對紙帶進(jìn)行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點(diǎn)到起始測量點(diǎn)o之間的距離)讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位二、用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度1實(shí)驗(yàn)原理取包含這一位置在內(nèi)的一小段位移x，根據(jù)v測出這一段位移內(nèi)的平均速度，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度一般地，取以這個點(diǎn)為中間時刻的一段位移計算如圖1所示，e點(diǎn)的瞬時速度可用d、f兩點(diǎn)間的平均速度代表，即ve.圖12數(shù)據(jù)處理把紙帶上能看得清的某個點(diǎn)作為起始點(diǎn)o，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上a、b、c、d、，如圖2所示，依次測出各點(diǎn)到o點(diǎn)的距離，依次算出oa、ab、bc、的距離x1、x2、x3、.圖2打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為t，則a、b、c、d、各點(diǎn)的瞬時速度分別為：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直線運(yùn)動.位置abcdefgv/(ms1)3.注意為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，計數(shù)點(diǎn)要間隔t0.1 s選一個，即每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，而計算計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度時，x、t應(yīng)取此計數(shù)點(diǎn)前、后兩個點(diǎn)之間的位移和時間，即v.三、用圖象表示速度問題設(shè)計用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立平面直角坐標(biāo)系根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起，即得到運(yùn)動物體的vt圖象，圖3所示為某質(zhì)點(diǎn)的vt圖象請同學(xué)們觀察圖象并分析以下問題圖3(1)vt圖象是不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡？從vt圖象中可以知道哪些信息？(2)勻速直線運(yùn)動的vt圖象有什么特點(diǎn)？答案(1)vt圖象不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡從vt圖象中可知任意時刻速度的大小和方向(2)勻速直線運(yùn)動的vt圖象是與時間軸平行的直線，如圖所示，直線a、b分別表示va4 m/s，vb8 m/s.例1使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)注意()a無論使用電磁打點(diǎn)計時器還是電火花計時器，都應(yīng)該把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙帶的上面b使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先接通電，再拉動紙帶c使用打點(diǎn)計時器拉動紙帶時，拉動的方向應(yīng)與限位孔平行d打點(diǎn)計時器只能連續(xù)工作較短時間，打點(diǎn)之后要立即關(guān)閉電解析電磁打點(diǎn)計時器使用復(fù)寫紙，電火花計時器不用復(fù)寫紙，故a錯；實(shí)驗(yàn)時應(yīng)當(dāng)先接通電，再拉動紙帶，故b正確；為減小摩擦，拉動紙帶的方向應(yīng)當(dāng)與限位孔平行，故c正確；打點(diǎn)計時器不能長時間連續(xù)工作，故d正確答案bcd例2當(dāng)紙帶與運(yùn)動物體連接時，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出點(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)動的時間b點(diǎn)跡記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(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)動情況解析從打點(diǎn)計時器的用途出發(fā)對選項(xiàng)進(jìn)行篩選打點(diǎn)計時器每隔一定的時間打下一個點(diǎn)，因而點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動的時間，也記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移；紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動情況，而不能反映物體的質(zhì)量和形狀答案abd例3如圖4所示是做“用打點(diǎn)計時器測速度”實(shí)驗(yàn)時得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，現(xiàn)測得0、1間的距離x15.18 cm,1、2間的距離x24.40 cm,2、3間的距離x33.62 cm,3、4間的距離x42.78 cm,4、5間的距離x52.00 cm,5、6間的距離x61.22 cm(每0.02 s打一次點(diǎn))圖4(1)根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計算打點(diǎn)計時器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時的速度并填在下表中.位置12345v/(ms1)(2)根據(jù)(1)中表格，在圖5中畫出小車的速度時間圖象，并說明小車速度變化的特點(diǎn)圖5解析(1)某點(diǎn)的瞬時速度可用包含該點(diǎn)的一段位移內(nèi)的平均速度表示打1點(diǎn)時：v11.20 m/s，打2點(diǎn)時：v21.00 m/s，打3點(diǎn)時：v30.80 m/s，打4點(diǎn)時：v40.60 m/s，打5點(diǎn)時：v50.40 m/s.將數(shù)值填入表格中.位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(2)描點(diǎn)并連線得小車的速度時間圖象由圖象可知，小車速度均勻減小1.用打點(diǎn)計時器可測紙帶運(yùn)動的時間和位移下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋巃在電磁打點(diǎn)計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓_(選填“交流”或“直流”)電的兩個接線柱上b把電磁打點(diǎn)計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過_，并壓在_下面c用刻度尺測量從計時開始點(diǎn)到最后一個點(diǎn)間的距離x.d切斷電，取下紙帶，如果共有n個清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時間t_.e打開電開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)f利用公式計算紙帶運(yùn)動的平均速度實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_答案交流限位孔復(fù)寫紙(n1)0.02 sbaedcf解析a項(xiàng)中電磁打點(diǎn)計時器應(yīng)使用低壓交流電；b項(xiàng)中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點(diǎn)計時器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；d項(xiàng)中紙帶上記錄的時間t(n1)0.02 s合理的實(shí)驗(yàn)步驟為baedcf.2.打點(diǎn)計時器所用電的頻率為50 hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測出各點(diǎn)間的距離如圖6所示，則：ac_ mm，ad_ mm.那么由此可以算出紙帶在ac間的平均速度為_ m/s，紙帶在ad間的平均速度為_ m/s；b點(diǎn)的瞬時速度更接近于