第四課時(shí)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度

1、第四課時(shí)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解打點(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(cè)量物體'的速度.3. 能利用必圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)原理1. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu) 圖示佝昧0»出血期1色)futit/l叫4/久覽鐵j丄低依d片工作 電壓220 v交流電6 v交流電打點(diǎn) 方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動(dòng)打點(diǎn)周期0. 02 s0. 02 s記錄 信息位移、時(shí)間2.與運(yùn)動(dòng)物體連在一起的紙帶上打出的點(diǎn)記錄了物體在不同時(shí)刻的位置，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移 x,這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔可由方=51)>

2、<002 s求得，則平均速度7=非當(dāng)乃很短時(shí)，可以認(rèn)為芫為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙.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)器的兩個(gè)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) 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)，如果共有刀個(gè)點(diǎn)，那么這刀個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為s -1),則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間a t= (-1)x0. 02 s.(5) 用刻

3、度尺測(cè)量岀這幾個(gè)點(diǎn)間的距離 x(6) 利用公式舒計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.(7) 把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)0,以后的點(diǎn)分別標(biāo)上力，b, c, d,作為“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，如圖所示,依次測(cè)出0到力、力到從到0之間的距離x1,益，陽，2. 數(shù)據(jù)處理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為t,則力，b, c, 0,各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：內(nèi)=駕產(chǎn)，巾=等氣vc=x-i+x2ta4+a5vd=t，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(yùn)動(dòng).位置abcdef(兀+ran+1) /d1v/(m s_1)(2)利用曠廣圖象分析物體的運(yùn)動(dòng). 曠方圖象：用橫軸表示時(shí)間tf縱軸表示速度匕建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在

4、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，即得到如圖所示的曠廣圖象. 廠十圖象的意義：曠方圖象非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.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В瑧?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.

5、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長(zhǎng)時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源.7. 對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到起始測(cè)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.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2. 分段測(cè)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(cè)量完成，即一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)0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)間廣搞錯(cuò).計(jì)數(shù)點(diǎn)間涉及到刀個(gè)打印點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為方=(/?l)x0.02s而 非 a t=/?xo. 02 s.4.

6、 作卩-十圖象粗糙帶來誤差.丄$課后迖1. 下列關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說法中，正確的是(bd)a. 打點(diǎn)計(jì)數(shù)器可以連續(xù)工作很長(zhǎng)時(shí)間，前后兩次打點(diǎn)之間，只要時(shí)間間隔很短，完全可以在前一次打完點(diǎn)后 不關(guān)閉電源b. 在正常工作的情況下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打兩次點(diǎn)的時(shí)間間隔相等c. 紙帶通過電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，不會(huì)受到摩擦阻力的作用d. 電火花計(jì)時(shí)器是一種比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先進(jìn)的計(jì)時(shí)器，因此，使用電火花計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果一定比使 用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器更精確2. 下列說法中正確的是(acd)a. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的原理基本一樣b. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器外接的交流電壓一樣c. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器

7、外接的交流電頻率是一樣的d. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是0. 02 s3. 當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)痕，下列關(guān)于紙帶上的點(diǎn)痕的說法正確的是(abd)a. 點(diǎn)痕記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間b. 點(diǎn)痕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c. 點(diǎn)在紙帶上分布的情況，反映了物體的質(zhì)量和形狀d. 點(diǎn)在紙帶上的分布情況，反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)記錄了物體的位置，而點(diǎn)的個(gè)數(shù)又記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，點(diǎn)間的距離記錄了物 體運(yùn)動(dòng)的位移，故可反映物體的運(yùn)動(dòng)情況.4. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50 hz的交流電，其相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔是7；若紙帶上共打出n個(gè)

8、點(diǎn)，這條紙 帶上記錄的時(shí)間為方，則下列各式正確的是(c)a. 7=0. 1 s, t=ntb. t=0.05 s, t=(nftc r=0.02 s, t=d嚴(yán)=0.02 s, t=nt解析：電源頻率f=50 hz,則相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔丁=£=擊s = 0. 02 s,紙帶上共打出n個(gè)點(diǎn)，則有心1 個(gè)時(shí)間間隔即t= (1)7, c正確.5. 關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)，下列敘述正確的是(bd)a. 必須從第一個(gè)點(diǎn)開始選取整條紙帶b. 根據(jù)情況選取點(diǎn)跡清晰的部分紙帶c. 選取的第一個(gè)點(diǎn)記數(shù)為1,到第刀個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0. 02/7 sd. 選取的第一個(gè)點(diǎn)記數(shù)為1,到第刀個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔

9、為0. 02(n-l)s6. 一物體做直線運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，則該物體(a)a. 先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，速度方向相同 b.先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，速度方向相反c.先做減速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)，速度方向相同 d.先做減速運(yùn)動(dòng).后做加速運(yùn)動(dòng)，速度方向相反v解析：根據(jù)圖象可知，物體速度先增大后減少，即先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng).由于圖線在時(shí)間軸上方, 速度方向都為正，方向相同，故選項(xiàng)a正確.7. 如圖所示為一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的圖象.由圖象作出的下列判斷中正確的是(bd)a. 物體始終沿正方向運(yùn)動(dòng)b. 物體先沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在t=2 s后沿正方向運(yùn)動(dòng)c. 在乃=2 s前物體位于出發(fā)點(diǎn)負(fù)方向上

10、，t=2 s后位于出發(fā)點(diǎn)正方向上d. 在t=2 s時(shí)，物體距出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)v/(m s"1)解析：物體的運(yùn)動(dòng)方向即為速度方向.由圖象知，在t=2 s前，速度為負(fù)，物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，2 s后速度 為正，物體沿正方向運(yùn)動(dòng)，a是錯(cuò)的，b是正確的.物體的位置由起點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)的位移決定.取起點(diǎn)為原點(diǎn)，則位置由位移決定.在必圖象中，位移數(shù)值是圖象與 坐標(biāo)軸所圍的面積.由圖象可知t<2 s時(shí)物體的位移為負(fù)，t=2 s時(shí)絕對(duì)值最大.t=2 s后，位移為負(fù)位移與正 位移的代數(shù)和，絕對(duì)值減小，所以t=2 s時(shí)位移絕對(duì)值最大即物體離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)，所以d正確，c錯(cuò)，所以選b、 d.8. 在“探究小車速度隨時(shí)間變

11、化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)以記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況.在 這一實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有(1);(2).a. 拉住紙帶，將小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開紙帶，再接通電源.b. 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路.c. 把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼.d. 取下紙帶.e. 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.將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上.答案：(1)a中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶(2)d中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源becad9. 電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是v,

12、當(dāng)電源的工作頻率是50 hz時(shí)，它打點(diǎn)間隔是s.一個(gè)同學(xué)在用電火花計(jì)時(shí)器研究小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)，打出了一條紙帶如圖所示，測(cè)出相鄰各點(diǎn)間的距離分別為:ab=. 99 cm, bc=3. 01 cm, cd=4. 00 cm, de=. 00 cm, ef=. 01 cm,陽=4. 98 c血，防=6. 01 cm, 1/1=3. 98 cm,由以上數(shù)據(jù)可知該小車的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是(需說明理由)：;.答案：交流220 0. 02 小車的運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)的位移不相等 小車在莎段的運(yùn)動(dòng)可近似看做勻速運(yùn)動(dòng)，因在同樣的計(jì)時(shí)間隔內(nèi)的位移近似相等10. 一個(gè)同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶分析小車的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，從幾條紙帶中選出了一條不完整的紙帶， 如圖所示.紙帶上有七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所用交流電的頻率為50 hz,相鄰計(jì)數(shù) 點(diǎn)之間的距離已標(biāo)在圖中，單位是厘米.2.804.40 5.9 7.57；9.10丄* 10.71*；i iiiiii)/0123a56(1) 計(jì)算06點(diǎn)之間的平均速度；(2) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第4個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度接近多少? 解析：(1)0到6點(diǎn)間的平均速度為：m/s=0.