高中物理 運(yùn)動(dòng)的描述4 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器精講精練

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第四講 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 精講精練物理核心素養(yǎng)（一）物理觀念1. 了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本構(gòu)成,知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，并學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2. 通過實(shí)例學(xué)會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)分析速度的變化情況，并學(xué)會(huì)測定平均速度.3。 通過實(shí)例學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度。4. 學(xué)會(huì)用圖象表示速度變化規(guī)律的方法,理解用平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)來反映客觀規(guī)律的思想.（二)科學(xué)思維、科學(xué)探究1通過學(xué)生自己看打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。2通過實(shí)驗(yàn)得出物體的運(yùn)動(dòng)信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來。培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會(huì)處理問題的方法，領(lǐng)悟如

2、何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。3通過畫速度時(shí)間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用。（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1. 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中理性思維的重要，既要?jiǎng)邮?，又要?jiǎng)幽X。2。 感受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的巧妙設(shè)計(jì)思路，體會(huì)物理原理在解決實(shí)際問題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識應(yīng)用于實(shí)際生活的意識。3。 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的艱辛與喜悅,并樂于探索自然界的奧秘.學(xué)習(xí)重點(diǎn)：1。 學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2。 能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。3。 會(huì)用描點(diǎn)法描繪物體的速度-時(shí)間圖象，并從中獲取物理信息。學(xué)習(xí)難點(diǎn):處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫圖象的能力知識點(diǎn)梳理:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解打

3、點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法2.學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量物體的速度3.能利用vt圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),描述物體的運(yùn)動(dòng)。二、實(shí)驗(yàn)原理1.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)示意圖打點(diǎn)原理電磁作用下振針上下周期性振動(dòng)打點(diǎn)脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點(diǎn)工作電壓6 v以下交流電源220 v交流電源打點(diǎn)周期0。02 s0.02 s阻力來源紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦,比前者小功能功能相同，都是計(jì)時(shí)儀器2。測平均速度、瞬時(shí)速度的原理用跟運(yùn)動(dòng)物體連在一起的紙帶上打出的點(diǎn)記錄物體的位置,用刻度尺測出兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x。打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t，則

4、，當(dāng)t很短時(shí),認(rèn)為為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器）、學(xué)生電源(電火花計(jì)時(shí)器使用220 v交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙等.四、實(shí)驗(yàn)過程1.實(shí)驗(yàn)步驟(1）把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔,把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面.（2)把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩上接線柱接到6 v的低壓交流電源上.（3）接通電源開關(guān),用手水平拉動(dòng)紙帶，使它在水平方向上運(yùn)動(dòng),紙帶上就打下一系列點(diǎn)。隨后關(guān)閉電源。（4)重復(fù)步驟(2)、（3），獲得35條紙帶。（5）選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，舍去前面密集的點(diǎn)，找一清晰的點(diǎn)作為第1個(gè)點(diǎn),往后數(shù)n個(gè)點(diǎn)，n個(gè)點(diǎn)之間的間

5、隔數(shù)為（n1)，紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0。02(n1） s。 (6)用刻度尺測量出第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的距離x.2.數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算紙帶的平均速度:從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t0.02（n1）s，紙帶的位移為x,紙帶的平均速度v.把測量和計(jì)算的結(jié)果填入表中。 記錄項(xiàng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)點(diǎn)數(shù)n點(diǎn)劃分出的間隔數(shù)n1運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/s位移x/m平均速度v/(ms1)12（2)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶。從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t50。02 s0。1 s。在紙帶上用o、a、b、c、d標(biāo)出這些“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，如圖

6、所示。用刻度尺依次測出oa、ob、oc、od的距離是s1、s2、s3、s4，再利用x1s1、x2s2s1、x3s3s2確定出oa、ab、bc、cd之間的距離x1、x2、x3、x4a、b、c、d各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為va、vb、vc、vd(3)用vt圖象描述物體的運(yùn)動(dòng)以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度值,在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來,即得到vt圖象。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)速度自身帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差，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)

7、點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)o的距離，再分別計(jì)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).幾個(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圖象不用坐標(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。實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好，以免拉動(dòng)紙帶時(shí)晃動(dòng)，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象。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)定后再拉動(dòng)紙帶.3.手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集.4.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。5。使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，如打

8、出點(diǎn)較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。6。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。核心突破：實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作例1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)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)懺诳瞻滋帯。在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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”）電源的兩個(gè)接線柱上。b。把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)開始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離x.d。切斷電源，取下紙帶，如果共有n個(gè)清晰的點(diǎn)

9、,則這段紙帶記錄的時(shí)間t_。e。打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)。f。利用公式v計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度。實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_。解析a項(xiàng)中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源；b項(xiàng)中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)間t(n1)0.02 s。合理的實(shí)驗(yàn)步驟為baedcf。答案交流限位孔復(fù)寫紙(n1）0。02 sbaedcf要點(diǎn)二紙帶的處理例2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50 hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺進(jìn)行測量，如圖1所示，則紙帶在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

10、近于_ m/s。圖1思路指導(dǎo)解答本題可按照下列思路進(jìn)行:ac解析a、c間的位移xac1.40 cm，a、c間的時(shí)間間隔tac0.04 s，所以a、c間的平均速度vac0.35 m/s。a、d間的位移xad2.50 cm，a、d間的時(shí)間間隔tad0。06 s，所以a、d間的平均速度vad0。42 m/s。a、c兩點(diǎn)比a、d兩點(diǎn)更接近b點(diǎn),所以b點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于a、c間的平均速度0。35 m/s。答案0。350。420。35方法總結(jié)用近似代替瞬時(shí)速度的條件是t足夠小,因此利用它求某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，應(yīng)盡可能靠近該點(diǎn)取數(shù)據(jù),這樣求出的數(shù)值才可能更接近該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。要點(diǎn)三數(shù)據(jù)的處理、vt圖象例3

11、 如圖2所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)時(shí)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)在量得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(頻率為50 hz）。圖2（1）根據(jù)上面記錄,計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度（保留兩位小數(shù)）并填在下表中。位置12345v/（ms1)（2)根據(jù)（1）中表格,在圖3中畫出小車的速度圖象。圖3解析(1）某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示打1點(diǎn)時(shí):v11。20 m/s，打2點(diǎn)時(shí)：v21.00 m/s，打3點(diǎn)時(shí)：v30。80 m/s，打4點(diǎn)時(shí)：v40.60 m/s,打5點(diǎn)時(shí)：v50.40 m/s,將數(shù)值填入表格中位置12345v/（ms1）1。201.000.800.600.40（2）