高一物理學(xué)案 1.4 實驗：用打點計時器測速度 （人教版必修1）

1、用請下載1.4 實驗：用打點計時器測速度 學(xué)案（人教版必修1）1電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間內(nèi)發(fā)生的位移的計時儀器，它使用交流電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在6_v以下，當(dāng)電源的頻率是50 hz時，它每隔0.02_s打一個點，通電前把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面，接通電源后，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，如果紙帶運動，振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點如果把紙帶跟運動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運動，紙帶上各點之間的距離就表示相應(yīng)時間間隔中物體的位移2電火花計時器的原理與電磁打點計時器類似，這種計時器工作時

2、，紙帶運動受到的阻力比較小，實驗誤差也就比較小3用打點計時器測量瞬時速度時是利用了平均速度的公式v，當(dāng)t或x較小時，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過某點的瞬時速度4速度時間圖象(vt圖象)：用來描述速度隨時間變化關(guān)系的圖象.一、練習(xí)使用打點計時器問題情境1實驗步驟：(1)把電磁打點計時器固定在桌子上，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)把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6 v的低壓交流電源上(3)接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n1個，則紙帶的

3、運動時間t(n1)0.02 s.(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離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誤差分析：(1)使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶(2)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集(3)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源(4)對紙帶進行測量時，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到起始測量點o之間的距離)讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位3數(shù)據(jù)處理：把紙帶上能看得清的某個點作為起始點o，以后的點分別標(biāo)上a、b、c、d、作為“計數(shù)點”，如圖1所示，依次測出o到a

4、、a到b、b到c、之間的距離x1、x2、x3、.圖1打點計時器打點的周期為t，則a、b、c、d、各點的瞬時速度分別為：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運動.位置abcdef(xnxn1)/mv/(m/s)問題延伸在使用打點計時器時，紙帶上出現(xiàn)下列情況各是什么原因造成的？應(yīng)如何調(diào)節(jié)？(1)打點不清晰(不打點)(2)打出的是短線，而不是點答案現(xiàn)象原因調(diào)節(jié)的方法打點不清晰1.振針過高2.電壓太低，振幅小3.復(fù)寫紙用得太久1.把振針適當(dāng)調(diào)低2.適當(dāng)調(diào)高電壓3.換新的復(fù)寫紙打的不是點，是短線1.振針過低2.所加電壓太高，振幅過大1.把振針適當(dāng)調(diào)高一些2.適當(dāng)調(diào)低電壓二

5、、用圖象表示速度問題情境許多變化過程可以用圖象來表示，如氣溫的變化、股票的漲跌等，用這種形式表示變化過程有什么優(yōu)點？答案圖象法是揭示變化規(guī)律的好方法，可以形象直觀地反映變化規(guī)律要點提煉1vt圖象：用橫軸表示時間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，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到如圖2所示的vt圖象圖22vt圖象的意義：vt圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡3勻速直線運動的vt圖象(1)勻速直線運動的vt圖象是與時間軸平行的直線，如圖3所示，直線a、b分別表示va4 m/s，vb8 m/s.圖3(2)從勻速直線運動的vt圖象中不僅

6、可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根據(jù)位移公式xvt，在vt圖象中就對應(yīng)著邊長分別為v和t的一個矩形面積，如圖4中畫斜線的部分圖4問題延伸你能根據(jù)vt圖象判斷物體的運動情況嗎？圖5是一個物體運動的vt圖象，從以下三個方面說明它的速度是怎樣變化的圖5(1)物體從靜止開始運動還是具有一定的初速度？(2)速度的大小是否變化？怎樣變化？(3)運動方向是否變化？答案(1)有初速度(2)變化；速度先變大然后保持不變，再變小，最后反向增大(3)方向變化例1當(dāng)紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點跡下列關(guān)于紙帶上點跡的說法中正確的是()a點跡記錄了物體運動的時間b點跡記錄了物體在不同時刻的位置和某

7、段時間內(nèi)的位移c紙帶上點跡的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀d紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況解析從打點計時器的用途出發(fā)對選項進行篩選打點計時器每隔一定的時間打下一個點，因而點跡記錄了物體運動的時間，也記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移；點跡的分布情況反映了物體的運動情況，而不能反映物體的質(zhì)量和形狀答案abd變式訓(xùn)練1如圖6所示是一同學(xué)利用打點計時器打出的一條紙帶，紙帶上打出的不是圓點，而是如圖所示的一些短線，這可能是因為()圖6a打點計時器錯接在直流電源上b電源電壓不穩(wěn)定c電源的頻率不穩(wěn)定d打點針壓得過緊答案d解析當(dāng)振針距離復(fù)寫紙片間隙過小，每一個打點周期內(nèi)就會有較長一段時間

8、接觸并擠壓在復(fù)寫紙上，這樣就成了一段一段的小線段a選項造成的后果是打點計時器不工作，b選項造成的后果是打點計時器工作不穩(wěn)定，c選項造成各點間距忽大忽小，故d選項正確例2如圖7所示是某同學(xué)用打點計時器研究某物體運動規(guī)律時得到的一段紙帶，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，計算物體在ab段、bc段、cd段和de段的平均速度的大小，并判斷物體運動的性質(zhì)圖7解析通過數(shù)相鄰計數(shù)點間的間隔個數(shù)，找出每段的時間，然后利用平均速度公式v進行計算vab cm/s19 cm/s0.19 m/s，vbc cm/s60 cm/s0.60 m/s，vcd cm/s60 cm/s0.60 m/s，vde cm/s59.5 cm/s0.595

9、 m/s.由以上計算結(jié)果可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體先加速運動后勻速運動變式訓(xùn)練2如圖8所示，打點計時器所用電源的頻率為50 hz，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所示，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點的瞬時速度更接近于_ m/s.圖8答案0.350.430.35解析由題意知，相鄰兩點間的時間間隔為0.02 s，ac間的距離為14 mm0.014 m，ad間的距離為26 mm0.026 m.由公式得，ac m/s0.35 m/s，ad m/s0.43 m/s.b點的瞬時速度更接近于0.35 m/s.(由a到d，紙帶運動速度在變大)

10、【效果評估】1接通電源與讓紙帶(隨物體)開始運動，這兩個操作的先后關(guān)系應(yīng)當(dāng)是()a先接通電源，后釋放紙帶b先釋放紙帶，后接通電源c釋放紙帶的同時接通電源d先接通電源或先釋放紙帶都可以答案a2打點計時器打出的紙帶()a能準(zhǔn)確地求出某點的瞬時速度b只能粗略地求出某點的瞬時速度c能準(zhǔn)確地求出某段時間內(nèi)的平均速度d可以任意地利用某段時間內(nèi)的平均速度代表某點的瞬時速度答案bc3.圖9為一條紙帶打上點后的情況，已知a、b、c、d四個點中，a點最先打出，d點最后打出，由圖可知，a.b階段紙帶做_運動， bc階段很接近_運動，cd階段則做_運動，ab、bc和cd三個階段中的平均速度大小依次為_ m/s、_ m/s和_ m/s.已知交流電源的頻率為50 hz.圖9答案加速勻速減速1.855.25254圖10是某質(zhì)點做直線運動的vt圖象，試回答：圖10(1)ab、bc、cd段質(zhì)點分別做什么運動？(2)質(zhì)點在2 s末的速度多大？答案(1)ab段表示質(zhì)點做加速運動；bc段表示