試驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度

1、1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度目標(biāo)定位1了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理，學(xué)會使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.掌握測瞬時(shí)速度的方法， 會用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.3.理解速度隨時(shí)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(jì)時(shí)器1作用及分類打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為 50Hz時(shí)，它 每隔0.02s打一次點(diǎn).打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶配合， 可以記錄物體運(yùn)動的時(shí)間及在一段時(shí)間內(nèi)的位移.供高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種.2 .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓：6V以下的交流(填“交流”或“直流”)電源.(2) 原理：接通電源后

2、，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起來,帶動其上的振針上下振動.這時(shí)，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(jì)時(shí)器(1) 工作電壓：220V交流(填“交流”或“直流”)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)動的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡.4. 兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差比較電火花計(jì)時(shí)器使用中對紙帶運(yùn)動阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小.二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1. 實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到交流電源上(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接 6V低壓交流電，電火花計(jì)時(shí)器接220V交

3、流電).(3) 先接通電源開關(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)閉電源.(4) 取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為n 1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動時(shí)間At = (n 1) x 0.02s.用刻度尺測量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Ax.(6)利用公式v=Ax計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.2. 注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)前應(yīng)把手停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置.(2) 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，再拉動紙帶.(3) 打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源._(4) 對紙帶進(jìn)行測量時(shí)，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)

4、一測量出各個(gè)測量點(diǎn)到起始測量點(diǎn) 0之間的距離).讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位.三、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量平均速度和瞬時(shí)速度1. 根據(jù)紙帶計(jì)算平均速度用刻度尺測出n個(gè)點(diǎn)之間的間距 Ax, n個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間 At= (n 1) x 0.02s.則平均速度v =瓷.2. 根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算瞬時(shí)速度Ax(1)原理：取包含某一位置在內(nèi)的一小段位移Ax,根據(jù)v =二測出這一段位移內(nèi)的平均速度，用這個(gè)平均速度代表紙帶經(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)刻的一段位移來計(jì)算.如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用 D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表，即ve=AX.圖1數(shù)據(jù)處理：把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O,以后的點(diǎn)

5、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，再算出 OA、AB、BC、的距離X1、X2、X3、圖2若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為 T，則A、B、C、D、各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為:X1+ X22T、Vb =X2+ X32TX3 + X4X4 + X5VC =、 Vd =、v 2T2T 把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動速度的變化情況位置ABCDEFGv/(m s-1)3. 注意為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B、C、D不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)，比如可以間隔T= 0.1s(即每隔四個(gè)點(diǎn))取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，Ax、At應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，即v =Xn + Xn

6、+ 12T四、用圖象表示速度 問題設(shè)計(jì)某同學(xué)根據(jù)打出的紙帶，算出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度見下表t/s0.70.8v/(m s-1)0.700.9001.231.401.30(1)用橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v，建立平面直角坐標(biāo)系，在圖3中作出物體的v t圖象.(2)v t圖象是不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡？從v t圖象中可以知道哪些信息？若質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動，其v t圖象有什么特點(diǎn)？答案(2)v t圖象不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡從v t圖象中可知任意時(shí)刻速度的大小和方向.勻速直線運(yùn)動的v t圖象是與時(shí)間軸平行的直線.例1】使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意 ()A 無論使

7、用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還是電火花計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再拉動紙帶C. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，拉動紙帶的方向應(yīng)與限位孔平行D .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能連續(xù)工作較短時(shí)間，打點(diǎn)之后要立即關(guān)閉電源解析 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用復(fù)寫紙，電火花計(jì)時(shí)器不用復(fù)寫紙，故A錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)先接通電源，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(jì)時(shí)器不能長時(shí)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(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)間B 點(diǎn)跡記

8、錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移C.紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動情況D 紙帶上的點(diǎn)越密，說明物體運(yùn)動得越快解析 從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途出發(fā)對選項(xiàng)進(jìn)行篩選.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔一定的時(shí)間打下一個(gè)點(diǎn)，因而點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動的時(shí)間， 也記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)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，點(diǎn)跡越密物體運(yùn)動越慢.答案 ABC例3 如圖4所示是做“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”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)的先后每兩個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，現(xiàn)測得0、1間的距離xi= 5.18cm, 1、2 間的距離 X2= 4.40cm,2、

9、3 間的距離 X3= 3.62cm,3、4 間的距離 X4= 2.78cm,4、5 間的距離X5= 2.00cm,5、6間的距離X6= 1.22cm(每0.02s打一次點(diǎn)).圖4(1)根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度并填在下表中.位置123451v/(m s-)(2)根據(jù)(1)中表格，在圖5中畫出小車的速度一時(shí)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(shí)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(shí)：vi = X1 二x2i.20m/s,4T打 2 點(diǎn)時(shí)：V2= 4T 1.00m/s,打 3 點(diǎn)時(shí)：V3=X4 = o.8Om/s,4T打 4 點(diǎn)

10、時(shí)：v4= X4+ X5o.6Om/s,4T打 5 點(diǎn)時(shí)：V5= X5二X6o.4Om/s.4T將數(shù)值填入表格中.位置12345v/(m 1)1.201.000.800.600.40(2)描點(diǎn)并連線得小車的速度一時(shí)間圖象.由圖象可知，小車速度均勻減小.答案見解析自觀檢測嗆測學(xué)習(xí)螢餐體驗(yàn)戒功快樂1. 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測紙帶運(yùn)動的時(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?A .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

11、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Ax.D .切斷電源，取下紙帶，如果共有n個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間At =.E. 打開電源開關(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v = A計(jì)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 (n 1) X 0.02s BAEDCF2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，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

12、AD間的平均速度為 m/s; B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于 m/s.圖6答案14.025.00.350.420.35解析3AC 14.0mm, AC 間的平均速度為m/s= 0.35 m/s； AD = 25.0mm, AD 間的平2T2X 0.02均速度為 薯=J ：10 m/s 0.42 m/s.對描述B點(diǎn)的瞬時(shí)速度來說，AC段所取的位移間隔更小,3 13 X 0.02更接近B點(diǎn)的真實(shí)速度，即 B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于0.35m/s.40分鐘課時(shí)作業(yè)1.對電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的有關(guān)說法中，正確的是（）A 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都使用交流電B .兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率與交流電源的頻率

13、一樣C.電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠振針和復(fù)寫紙D .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠放電針和墨粉紙盤來源:Z+xx+k.Com答案 AB解析 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用 6V以下的交流電，電火花計(jì)時(shí)器使用220V的交流電，A對；兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率都由交流電源的頻率決定，B對；電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠放電針和墨粉紙盤，C錯(cuò)；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)是靠振針和復(fù)寫紙，D錯(cuò).2. 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶上的點(diǎn)不均勻，下列判斷正確的是（）A. 點(diǎn)密集的地方物體運(yùn)動的速度比較大B .點(diǎn)密集的地方物體運(yùn)動的速度比較小C. 點(diǎn)不均勻說明物體在相等時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移不相等D. 點(diǎn)不均勻說明打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有

14、故障答案 BC解析紙帶上每相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間都相等，所以點(diǎn)密集的地方，紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的時(shí)間長，所以物體運(yùn)動的速度比較小，故A錯(cuò)，B對點(diǎn)不均勻說明物體在相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移不相等，故C對，D錯(cuò).3. 根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶 （）A .能準(zhǔn)確地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度B. 只能粗略地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度C. 能準(zhǔn)確地求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度D 可以任意地利用某段時(shí)間內(nèi)的平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度答案 BC解析 打在紙帶上的點(diǎn)， 記錄了紙帶的運(yùn)動時(shí)間.研究紙帶上的點(diǎn)之間的間隔，就可以了解運(yùn)動物Ax體在不同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移應(yīng)用v =At能準(zhǔn)確地求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度當(dāng)At取的比較小時(shí)，這個(gè)平均速度

15、可粗略代表紙帶經(jīng)過其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度.4. 在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一張打點(diǎn)清晰的紙帶如圖1所示，要求測出 D點(diǎn)的瞬時(shí)速度.本實(shí)驗(yàn)采用包含D點(diǎn)在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是（)AGA. Ati-VD ,Ati= 0.14sBEB. At2-=VD ,t2= 0.06sCEC.礦=VD ,At3= 0.1sCED. At4-VD ,t4= 0.04s答案D解析 求D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是包含該點(diǎn)與該點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)之間的平均速度.C錯(cuò)在時(shí)間間隔上，CE間的時(shí)間間隔應(yīng)為 0.04s.5在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)有如下操作步驟

16、，其中錯(cuò)誤的步驟是，有遺漏內(nèi)容的步驟是.A 拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，松開紙帶后再接通電源B 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼D .取下紙帶E. 放手，使小車在平板上運(yùn)動F. 將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔將以上步驟完善后合理的序號排列為.答案 A D BFCAED解析合理的步驟如下：B .將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼A 拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通

17、電源E.放手，使小車在平板上運(yùn)動D .斷開電源，取下紙帶6電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用電源的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作的電壓是，電火花計(jì)時(shí)器工作的電壓是.當(dāng)電源頻率是 50Hz時(shí)，每隔打一個(gè)點(diǎn).如圖 2所示為物體運(yùn)動時(shí)打點(diǎn) 計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶， 圖中相鄰的點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接 50Hz的交流電源，則ae段的平均速度為 m/s, d點(diǎn)的瞬時(shí)速度約為 m/s.圖2答案交流 6V 以下 220V0.02s 2.193.28解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是6V以下，電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220V .當(dāng)電源的頻率是50

18、Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02s.當(dāng)每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T = 0.1s,故ae段的平均Xae8.4+ 13.6 + 26.8 + 38.8 X 10 2一速度為v =石二4X 01 m/s= 2.19 m/s, d點(diǎn)的瞬時(shí)速度最接近c(diǎn)e段的平均速xce 26.8+ 38.8 X 10 2度，故 Vd=亓=2X 0 1m/s = 3.28 m/s.7.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3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)時(shí)器記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為At1= 0.29s,通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為At2= 0.11s,已知遮光板的寬度為3.0cm,滑塊通過第一個(gè)光電門和第二個(gè)光電門的速度大小分別為、答案 0.10m/s0.27 m/s解析由于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)遮光板的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示.經(jīng)過第一個(gè)光電門的速度V1 = = 3.0鳥10 m/s 0.10 m/s,經(jīng)過第二個(gè)光電門的速度V2 = =At10.29At23.0X 100.11m/s 0.27 m/s.&如圖4所示，甲、乙兩位同學(xué)分別對同一條紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，甲同學(xué)采取的方法是用刻度尺先