2021-2022學(xué)年高中物理 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 實(shí)驗(yàn)1 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量平均速度教案 教科版必修1

1、2021-2022學(xué)年高中物理 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 實(shí)驗(yàn)1 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量平均速度教案 教科版必修12021-2022學(xué)年高中物理 第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 實(shí)驗(yàn)1 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量平均速度教案 教科版必修1年級：姓名：- 9 -實(shí)驗(yàn)1用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量平均速度學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理并學(xué)會使用2.學(xué)會用打出的紙帶求平均速度3.掌握測瞬時(shí)速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時(shí)速度4.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出物體的速度時(shí)間圖像，并能根據(jù)圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄做直線運(yùn)動(dòng)物體的位置和時(shí)間的儀器(2)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造：如

2、圖工作電壓：220 v交流電源原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)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(dòng)的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡(3)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造：如圖工作電壓：6 v以下交流電源原理：接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動(dòng)起來，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng)，于是在紙帶上留下一行點(diǎn)跡(4)打點(diǎn)周期打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一般接我國市用交流電，交流電頻率為50 hz，計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn)2利用紙帶求平均速度(1)利用刻度尺測量兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x.(2)利用打點(diǎn)周期求出兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t.(3)根據(jù)公式v求出計(jì)數(shù)點(diǎn)間的平均速度二、實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器

3、、紙帶、墨粉紙盤、交流電源、小車、鐵架臺、木板、刻度尺三、實(shí)驗(yàn)步驟1如圖所示，將木板固定在鐵架臺上，把電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在傾斜的木板上，把小車與紙帶裝好，接好220 v交流電源2接通電源，將小車從斜面上由靜止開始釋放，紙帶上就會打出一系列點(diǎn)跡3關(guān)閉電源，取下紙帶，每5個(gè)點(diǎn)(即以0.1 s為周期)標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖所示四、分析與處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1測平均速度用刻度尺測出n個(gè)點(diǎn)之間的距離x，n個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t(n1)0.02 s，根據(jù)平均速度算出小車在ob、ac、bd、ce、df段的平均速度，填入表中2測瞬時(shí)速度取包含某一位置在內(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(gè)平均速度代

4、表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時(shí)速度一般地，取以這個(gè)點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段位移計(jì)算vd，t為兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔3利用vt圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)(1)vt圖像：用橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(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)連接起來，即得到如圖所示的vt圖像(2)vt圖像的意義vt圖像能非常直觀地反映速度隨時(shí)間變化的情況，它并不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡五、誤差分析1利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度自身造成系統(tǒng)誤差為減小此種誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移x來求平均速度2測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)o的距離，再分別計(jì)

5、算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離3計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間t搞錯(cuò)n個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t(n1)0.02 s，而非tn0.02 s.4作vt圖像不用坐標(biāo)紙、尺子，坐標(biāo)單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差六、注意事項(xiàng)1打點(diǎn)前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置2使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車3使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面4使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，如打出點(diǎn)較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度5打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源6對紙帶進(jìn)行測量時(shí)，不要分段測量各段的位移，正確的做

6、法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個(gè)測量點(diǎn)到起始測量點(diǎn)o之間的距離)讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位.【例1】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測量的情況如圖所示，紙帶在a、c間的平均速度為_m/s.在a、d間的平均速度為_m/s.b點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于_m/s.(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 解析由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s.a、c間的距離為14 mm0.014 m.a、c間對應(yīng)的時(shí)間為0.022 s0.04 s.a、d間的距離為25 mm0.025 m.a、d間對應(yīng)的時(shí)間為0.023 s0.06 s由公式v得：vac m/s0.35 m/s，vad

7、m/s0.42 m/s.b點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于a、c間的平均速度答案0.350.420.35【例2】某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出a、b、c、d、e、f、g共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s(本題計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) (1)在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先_再_(填“釋放紙帶”或“接通電源”)(2)每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有_個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出(3)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1 s測一次速度，計(jì)算出打下b、c、d三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表vbvcvd

8、vevf數(shù)值(m/s)0.6400.721(4)將b、c、d、e、f各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在如圖所示直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線 解析(1)在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶(2)每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有n114個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出(3)vb m/s0.400 m/s；vc m/s0.479 m/s；vd m/s0.560 m/s.(4)圖線如圖所示：答案(1)接通電源釋放紙帶(2)4(3)0.4000.4790.560(4)見解析圖使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要清楚的幾個(gè)問題(1)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)要給予關(guān)注；(2)對于電源無論是接通還是斷開都是最先進(jìn)行的；(3)通過明確各點(diǎn)間隔的

9、個(gè)數(shù)就可以明確時(shí)間；(4)阻力來源于計(jì)時(shí)器與紙帶的摩擦及空氣阻力1練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運(yùn)動(dòng)，這兩項(xiàng)操作的先后順序是()a先釋放紙帶，后接通電源b先接通電源，后釋放紙帶c釋放紙帶的同時(shí)接通電源d先接通電源或先釋放紙帶都可以b對于電源無論是接通還是斷開都是先進(jìn)行的，故選項(xiàng)b正確2你左手拿一塊表，右手拿一支筆，當(dāng)你的合作伙伴沿直線拉動(dòng)一條紙帶，使紙帶在你的筆下向前移動(dòng)時(shí)，每隔1 s用筆在紙帶上點(diǎn)下一個(gè)點(diǎn)，這就做成了一臺“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”如果在紙帶上點(diǎn)下了10個(gè)點(diǎn)，則在打下的這些點(diǎn)的過程中，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是 ()a1 sb9 sc10 s d11 sb10個(gè)點(diǎn)有9個(gè)

10、時(shí)間間隔，每個(gè)間隔是1 s，故運(yùn)動(dòng)時(shí)間為9 s，選項(xiàng)b正確3一輛小車沿一條直線運(yùn)動(dòng)，車上放著盛水的滴漏，每隔2.0 s滴一滴水，水在車行駛的路面上留下水滴的痕跡如圖所示，圖中還放著一把刻度尺，其零刻度線與o點(diǎn)對齊，若從小車通過o點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，則當(dāng)?shù)蜗滤蝕時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為_s，ah段的平均速度為_m/s(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)解析從小車經(jīng)過o點(diǎn)開始計(jì)時(shí)到小車經(jīng)過g點(diǎn)共有7個(gè)時(shí)間間隔，又每個(gè)時(shí)間間隔為2.0 s，則總時(shí)間為14.0 s，ah段的位移為x30.0 m，小車經(jīng)過ah段的時(shí)間為tah14.0 s，根據(jù)平均速度的公式得ah段的平均速度為2.14 m/s.答案14.02.144如圖所

11、示是一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示 (1)求出2、4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并填入表格v1v2v3v4v5數(shù)值(m/s)0.200.610.70(2)在坐標(biāo)紙中畫出質(zhì)點(diǎn)的速度時(shí)間圖像解析(1)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是t0.1 sv2 m/s0.40 m/sv4 m/s0.69 m/s(2)根據(jù)題(1)表格中數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線得到圖像如圖所示答案(1)0.400.69(2)見解析圖5用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測量物體的瞬時(shí)速度如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為t10.29 s，通過第二個(gè)光電