高一物理人教版必修1第一章運動的描述第4節(jié)實驗：用打點計時器測速度導學案

1、高一物理必修1第一章運動的描述第 4節(jié)實驗：用打點計時器測速度導學案 【教學目標】1 . 了解電磁打點計時器、電火花計時器的基本結構，理解其基本工作原理。2 .經(jīng)歷使用打點計時器的過程，能正確、熟練地使用打點計時器。3 .會根據(jù)紙帶上的點跡計算物體運動的平均速度。理解用平均速度表示瞬時速度所采用的思想方法，會 用這種方法計算瞬時速度。4 .能運用實驗數(shù)據(jù)描繪 v-t圖象，并會根據(jù)畫出的圖象描繪物體運動速度的變化特點。 【教學重點】1 .要了解打點計時器的使用方法和在實驗中的作用2 .要知道如何計算紙帶上各點的速度3 .會在v-t坐標系中描點、擬合曲線并描述物體運動的規(guī)律 【教學難點】打點計時器

2、的正確使用和掌握測速度的方法【自主學習】一、電磁打點計時器1 .電磁打點計時器是一種能夠按照相同的時間間隔，在紙帶上連續(xù)打點的儀器。它使用交流電源，由學 生電源供電，工作電壓在 。當電源的頻率是 50Hz時，它每隔 打一個點。2 .電磁打點計時器的結構如圖所示。通電以前，把紙帶穿過兩限位 孔，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶上面。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。大時如果紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一行小點。3 .如果把紙帶跟物體連在一起，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時間間隔中物體的位移。由這些點的位置，就可以了

3、解物體的運動的情況。二、電火花計時器1 .電火花計時器的計時原理與電磁打點計時器相同，不過在紙帶上 打點的不是振針和復寫紙，而是電火花和墨粉。2 .使用時，墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，把紙帶穿過限位孔如圖所示。當 接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發(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，于是在運動的紙帶上就打出一行 點跡。工作電壓是 。當電源的頻率是50Hz時，它每隔打一次點。3 .這種計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力比較小。三、練習使用打點計時器1 . 了解打點計時器的結構，然后把它固定好。2 .安裝紙帶。3 .啟動電源，用手水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點。隨后 立即關閉電

4、源。4 .取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點。如 果數(shù)出n個點，那么n個點的間隔數(shù)為 n1個，則紙帶的運動時 間 An(n1) 0.02so5 .用刻度尺測量出第一個點到第n個點的距離 Ax。6 .利用公式？=kJ十算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度。7 .如圖所示，是按實際大小畫出的一條紙帶，在打出D、G這兩個點的時間間隔工；. 士 中，紙帶運動的平均速度是多少？ 四、用打點計時器測量瞬時速度1 .如果不要求很精確，用 D、G兩點間計算出的平.-f一 茸均速度粗略地代表 E點的瞬時速度，也未嘗不可。3日值口4. 8.2 .如果把包含 E點在內(nèi)的時間取得小一些，例如，如圖所示中的D

5、F,那么根據(jù) D、F兩點間的位移A x一 ，、一，一，,、_ 、一 ,，一 一，、Ax 一 、“一，,，、，,，一，、，*和時間A t,算出紙帶在這兩點間的平均速度？=皆/用這個平均速度代表經(jīng)過E點時的瞬時速度，就會更準確。3 .如果把包含E點在內(nèi)的時間取得再小一些，例如，如圖所示中的 DH,那么根據(jù)D、H兩點間的位移Ax和時間A t,算出紙帶在這兩點間的平均速度？=去1用這個平均速度代表經(jīng)過 E點時的瞬時速度，這是計算瞬時速度的基本方法。4 .如果把包含E點在內(nèi)的時間取得過小，例如，如圖所示中的 DE或EH,那么根據(jù)D、E (或E、H)兩 點間的位移A x和時間A t,算出紙帶在這兩點間的平

6、均速度 ？=半 用這個平均速度代表經(jīng)過 E點時的瞬 時速度，這樣的做法誤差就增大了。5 .測量你自己手拉紙帶的速度(1)為了描述速度變化的情況， 請根據(jù)紙帶上的點，每隔0.1s測一次速度，先在紙帶上用數(shù)字 0,1,2, 5標出這些計數(shù)點，然后仿照上述辦法，測量包含這個點的一段位移Ax,記錄在表1中，同時記錄對應的時間A to表1手拉紙帶在幾段時間中的位移和平均速度位置012345A x/mA t/s?/(m/s)(2)上表中算出的？是0, 1, 2，5各點附近的平均速度， 把它們當做計時器打下這些點時的瞬時速度, 抄入表2,點0作為計時的開始，t=0。表2手拉紙帶在幾個時刻的瞬時速度位置012

7、345t/s0v/(m/s)通過表2可以看出手拉紙帶運動速度的變化情況。五、用圖像表示速度1 .物體的運動也可以用圖象描述。以速度v為縱軸、時間t為橫軸在方格紙上建立直角坐標系，根據(jù)表 2中的v、t數(shù)據(jù)，在坐標系中描點。如圖甲所示是根據(jù)某同學的實測數(shù)據(jù)所描的點，從這些點的走向能夠大致看出紙帶速度的變化規(guī)律。為了更清晰些，可以用折線把這些點連起來，如圖乙所示。然而，速度的實際變化總是比較平滑的，所以，如果用一條平滑曲線來“擬合”坐標系中描出的點，曲線反映的規(guī)律會與實際情況更接近，如圖丙所示。2 .如圖丙所示，描述速度 v與時間t關系的圖像，叫做 速度一時間圖像 或。3 .看一看你得到的 v-t圖

8、象，你的手的運動速度是怎樣變化的？六、實驗注意事項1 .電源電壓要符合要求電磁打點計時器應使用6V以下交流電源；電火花計時器使用220V交流電源。2 .打點計時器在紙帶上應打出輕重合適的小圓點，如遇到打出的是短橫線，應調(diào)整一下振針距復寫紙片的高度，使之增大一點。3 .使用打點計時器時，應先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。4 .釋放物體前，應使物體停在靠近打點計時器的位置。5 .使用電火花計時器時，應注意把兩條紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間；使用電磁打點計時 器時，應讓紙帶通過限位孔，壓在復寫紙下面?！菊n堂練習】1 .電磁打點計時器的打點周期取決于（）A.交流電壓的高低B.交流

9、電的頻率C.永久磁鐵的磁性強弱D.振針與復寫紙間的距離2 .手拖動紙帶經(jīng)過打點計時器后，在紙帶上留下的點中有6個連續(xù)清晰的點，測出這 6個點的第1點到第6點的距離為18cm,則這段距離（）A.手運動的平均速度為 0.03m/sB.手運動的平均速度為1.5m/sC.手運動的平均速度為1.8m/sD.手運動的平均速度為180m/s3.如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為 如圖所示，紙帶在 A、C間的平均速度為 速度為 m/s, B點的瞬時速度更接近于度更接近于 m/s。50Hz,某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況m/s,在A、D間的平均 m/s, C點的瞬時速4.關于接通電源和釋放紙帶

10、（物體）的次序,A.先接通電源，后釋放紙帶C.釋放紙帶同時接通電源卜列說法正確的是（B.先釋放紙帶，后接通電源D.先接通電源或先釋放紙帶都可以5 .電磁打點計時器和電火花計時器都是使用 電源的儀器，電磁打點計時器的工作電壓是 ,電 火花計時器的工作電壓是 V,其中 實驗誤差較小。當電源頻率是 50Hz時，它每隔 s打6 .根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到或直接測量得到的物理量是（）A .時間間隔B.位移 C.平均速度D.瞬時速度7 .當紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點痕，下列說法正確的是（）A .點痕記錄了物體運動的時間8 .點痕記錄了物體在不同時刻的

11、位置或某段時間內(nèi)的位移C.點在紙帶上的分布情況，反映了物體的形狀D.點在紙帶上分布情況反映了物體的運動情況8.利用打點計時器打出的紙帶（A.能準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9.如圖所示為某質(zhì)點做直線運動的速度一時間圖象,A .質(zhì)點始終向同一方向運動B.在運動過程中，質(zhì)點運動方向發(fā)生變化C.前2s內(nèi)做加速直線運動D.后2s內(nèi)做加速直線運動卜列說法正確的是（10.如圖所示是一個物體的 v-t圖象，從以下三個方面說明它的速度是怎樣 變化的？（1）物體是從靜止開始運動還是具有一定的初速

12、度？（2）運動的方向是否變化？（3）速度的大小是否變化？怎樣變化？11 .如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz,某次實驗中得到的一條紙帶，及毫米刻度尺測量情況如圖所示，紙帶在 A、C間的平均速度 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, C: 1r之點的瞬時速度更接近于 m/soCL-2L5OL82 211 單位 ”rn12 .如圖所示為某次實驗時打出的紙帶，打點計時器每隔0.02s打一個點，圖中 。點為第一個點，A、B、15,50 cm-*23.25 cmC、D為每隔兩個間隔選定的計數(shù)點。根據(jù)圖中 標出的數(shù)據(jù)，打A、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度 有

13、多大？打B點時紙帶的瞬時速度有多大？計 算的依據(jù)是什么？你能算出打 0、D點時間內(nèi)紙 帶的平均速度嗎？為什么-*32.50 cm*43.25 c m*13.在實驗中，某同學得到一張打點清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點的瞬時速度。本實驗采用包含D點在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，下列幾種方法中最準確的是（）A. VD=AF/At1, At1=0.10sB. VD=BE/At2, A t2=0.06sC. VD=CF/At3, At3=0.06sD. vd=CE/A t4, A t4=0.04s【教學反思】參考答案：【課堂練習】1. B2. C3. 0.35m/s, 0.42m/s, 0.35m/s, 0.53m/s4. A5. 交流，6V以下，220V,電火花計時器，0.02s6. AB7. ABD8. BC9. BD