高一物理第三節(jié) 第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度人教實(shí)驗(yàn)版 知識精講

1、用心 愛心 專心高一物理第三節(jié)高一物理第三節(jié) 第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度人教實(shí)驗(yàn)版人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：第三節(jié) 運(yùn)動快慢的描述速度第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度二. 知識要點(diǎn) 1. 理解速度的概念。知道速度是表示物體運(yùn)動快慢的物理量，知道它的含義、公式、符號和單位，知道它是矢量。記住勻速直線運(yùn)動中速度的計(jì)算公式，能用公式解決有關(guān)問題。 2. 理解平均速度，知道瞬時(shí)速度的概念。會求某段時(shí)間內(nèi)的平均速度。 3. 知道速度和速率以及它們的區(qū)別。 4. 學(xué)習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 5. 學(xué)會使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測平均速度。體會測瞬時(shí)速度的方法。在

2、實(shí)驗(yàn)過程中，掌握正確的方法，結(jié)果要符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 6. 會用圖象表示速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析第三節(jié) 運(yùn)動快慢的描述速度（一）坐標(biāo)與坐標(biāo)變化量 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿一條直線運(yùn)動時(shí)，我們可以以這條直線為 x 坐標(biāo)軸，規(guī)定正方向，這樣就可以用坐標(biāo) x 表示質(zhì)點(diǎn)的位置。 用坐標(biāo)的變化量表示質(zhì)點(diǎn)的位移。用坐標(biāo)變化量的正負(fù)表示位移的方向。 （二）速度 1. 定義：速度（velocity）v 等于位移和發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值。 2. 公式： 。xvt 3. 單位：國際單位制中是米每秒 （ms 或 ms-1） ，常用單位還有千米每小時(shí)（kmh） 、厘米每秒（cms）等。 4. 物理意義：速度是表示物

3、體運(yùn)動快慢的物理量。 5. 速度是矢量，不但有大小，而且有方向。（三）平均速度和瞬時(shí)速度 1. 平均速度 （1）定義：在變速直線運(yùn)動中，位移跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值叫做變速直線運(yùn)動的平均速度（average velocity） 。 （2）公式： xvt （3）物理意義：粗略地描述物體運(yùn)動的快慢。 2. 瞬時(shí)速度 （1）定義：物體在某一時(shí)刻或某一位置的速度叫做瞬時(shí)速度（instantaneous velocity） 。用心 愛心 專心 （2）物理意義：精確地描述物體運(yùn)動的快慢。（四）速度和速率：瞬時(shí)速度的大小叫做速率（speed） 。注意：平均速度和瞬時(shí)速度的關(guān)系 1. 平均速度反映一段時(shí)間

4、內(nèi)物體運(yùn)動的平均快慢程度，平均速度與一段位移或時(shí)間相對應(yīng)，所取時(shí)間越短，描述物體的運(yùn)動情況越精確。如果以某時(shí)刻（或位置）為中心選一小段時(shí)間（或位移）計(jì)算平均速度，當(dāng)所選的時(shí)間（或位移）小到趨近零時(shí)，這一平均速度就等于該時(shí)刻（或位置）的瞬時(shí)速度，就能精確描述物體的運(yùn)動快慢。 2. 瞬時(shí)速度與某一時(shí)刻或位置相對應(yīng)，平均速度與一段位移（或時(shí)間）相對應(yīng)。 3. 平均速度的大小與瞬時(shí)速度的大小無必然的聯(lián)系，不能說某時(shí)刻的瞬時(shí)速度很大，則對應(yīng)時(shí)間段的平均速度也很大。瞬時(shí)速度能精確描述物體的運(yùn)動快慢。它是在運(yùn)動時(shí)間0 時(shí)的平均速度。t勻速運(yùn)動的速度任何時(shí)刻都相等，所以，勻速運(yùn)動的平均速度就是瞬時(shí)速度。不管物

5、體運(yùn)動形式如何，物體的瞬時(shí)速度大小等于其瞬時(shí)速率。例題解析例題解析例 1. 判斷下列關(guān)于速度的說法，正確的是 A. 速度是表示物體運(yùn)動快慢的物理量，它既有大小，又有方向。B. 平均速度就是速度的平均值，它只有大小沒有方向。C. 汽車以速度經(jīng)過某一路標(biāo)，子彈以速度從槍口射出，和均指平均速度。1v2v1v2vD. 運(yùn)動物體經(jīng)過某一時(shí)刻（或某一位置）的速度，叫瞬時(shí)速度，它是矢量。解析：解析：速度的物理意義就是描寫物體運(yùn)動的快慢，它是矢量，有大小，也有方向，故A 選項(xiàng)正確；平均速度指物體通過的位移和通過這段位移所用時(shí)間的比值，它描寫變速直線運(yùn)動的平均快慢程度，不是速度的平均值，它也是矢量，故 B 選項(xiàng)

6、不對；C 中、對1v2v應(yīng)某一位置，為瞬時(shí)速度，故 C 不對；D 為瞬時(shí)速度的定義，D 正確。答案：答案：A、D例 2. 一個(gè)物體做直線運(yùn)動，前一半時(shí)間的平均速度為，后一半時(shí)間的平均速度為，1v2v則全程的平均速度為多少？如果前一半位移的平均速度為，后一半位移的平均速度為，1v2v全程的平均速度又為多少？解析：解析：（1）設(shè)總的時(shí)間為 2t，則2221212211vvtxxvtvxtvx，（2）設(shè)總位移為 2x，1 12 2121212,22xv txv tv vxvttvv用心 愛心 專心第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度（二）實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或電火花

7、計(jì)時(shí)器） ，木板， ， ， ， ，導(dǎo)線。（三）實(shí)驗(yàn)原理 1. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如圖所示，包含底座、接線柱、線圈、振片、振針、永久磁鐵、限位孔、定位軸等部件。 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用 的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為 ，當(dāng)接通電源時(shí)，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起來，振針也就跟著上下振動。如果電源的頻率為 50Hz，振針就會通過復(fù)寫紙每隔 在紙帶上打出一個(gè)小點(diǎn)。 2. 電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如圖甲所示，包含電源插頭、脈沖輸出插座、脈沖輸出開關(guān)、壓紙條、紙盤軸、墨粉紙盤等部件。 使用時(shí)， 套在紙盤軸上，并夾在兩條白紙帶之間，接通 交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)生的

8、脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電。當(dāng)電源的頻率是 50Hz 時(shí)，每隔 在紙帶上打一個(gè)點(diǎn)。 電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動時(shí)受到的阻力小，比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小。 打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶運(yùn)動的時(shí)間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動物體在不同時(shí)刻的位置。 3. 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，然后把紙帶裝好，先啟動 ，然后用手水平 紙帶，紙帶上打出一行小點(diǎn)，然后立即 電源。用心 愛心 專心 4. 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測瞬時(shí)速度用打過點(diǎn)的紙帶，如圖。根據(jù)量出的 A、D 間的距離和時(shí)間間隔，算出 A、Dxt間的平均速度。用這個(gè)速度代表紙

9、帶經(jīng)過 A 點(diǎn)時(shí)的 ，如果再小xvtt一些（如 A、C 之間或 A、B 之間） ，用平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度會 。 5. 用圖象表示速度質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的速度可以用圖象來表示。在平面直角坐標(biāo)系中，用縱軸 表示速度，用橫軸表示時(shí)間，將各個(gè)時(shí)刻的速度用 在坐標(biāo)平面上表示出來。然后用 ，這就是速度一時(shí)間圖象或 v-t 圖象（ v 一 t graph） 。（四）實(shí)驗(yàn)步驟 1. 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上。 2. 裝好紙帶，連接好電源。 3. 啟動電源，用手水平拉紙帶，打完點(diǎn)后立即關(guān)閉電源。 4. 重復(fù) 3 的步驟再打幾條紙帶。 5. 選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，從某個(gè)點(diǎn)開始，標(biāo)出幾個(gè)（一般 68 個(gè)）點(diǎn)。6. 計(jì)算

10、所選各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度。讀出所選各點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔。將 v、t 值填入記錄表格。點(diǎn)ABCDEFGH時(shí)刻速度 7. 建立速度一時(shí)間圖象，用一條平滑的曲線“擬合”所描各點(diǎn)。（五）根據(jù)紙帶分析物體的運(yùn)動情況并能計(jì)算平均速度 1. 在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為 0.02s（電源頻率為 50Hz） ，所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動的速度小。 2. 根據(jù)，求出在任意兩點(diǎn)間的平均速度，這里為用直尺量出的兩點(diǎn)間的距離，xvtx為兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔數(shù)與 0.02s 的乘積，這里必須明確所求的是哪兩點(diǎn)之間的平均速度。t（六）粗略計(jì)算瞬時(shí)速度某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含該點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來表示。如

11、圖所示，或DGEvvDFEvv用心 愛心 專心 說明 在粗略計(jì)算 E 點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，可利用公式來求解。但須注意的是，txv如果取離 E 點(diǎn)越近的兩點(diǎn)來求平均速度，這個(gè)平均速度越接近 E 點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但是距離過小會使測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。（七）圖象與其畫法vt 為了更直觀地反映物體的運(yùn)動情況，我們可以用圖象來表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。以速度為縱軸，時(shí)間 為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻對應(yīng)的瞬時(shí)速vt度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，最后用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來就得到了一條能夠描述速度與時(shí)間 關(guān)系的圖象。vt例題解析例題解析例 1. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上的點(diǎn)跡，直接記錄了

12、A. 物體運(yùn)動的時(shí)間B. 物體在不同時(shí)刻的位置C. 物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移D. 物體在不同時(shí)刻的速度解析：解析：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是每隔 0.02s 在紙帶上打一個(gè)點(diǎn)。因此，根據(jù)打在紙帶上的點(diǎn)跡，可直接反映物體的運(yùn)動時(shí)間。因?yàn)榧垘Ц\(yùn)動物體連在一起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定，所以紙帶上的點(diǎn)跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時(shí)刻的位置。雖然用刻度尺量出各點(diǎn)跡間的間隔，可知道物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移，再根據(jù)物體的運(yùn)動性質(zhì)可算出物體在不同時(shí)刻的速度，但這些量不是紙帶上的點(diǎn)跡直接記錄的。綜上所述，正確的選項(xiàng)為AB。答案：答案：A、B例 2. 如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為 50Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的

13、一條紙帶，用毫米刻度尺測量的情況如圖所示，紙帶在 A、C 間的平均速度為 ms，在 A、D間的平均速度為 ms，B 點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于 ms。解析：解析：由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 0.02s。AC 間的距離為14mm0.014m，AD 間的距離為 25mm=0.025m。 由公式得txv0.014/0.35/2 0.02ACvm sm s0.025/0.42/3 0.02ADvm sm s答案：答案：0.35 0.42 0.35【模擬試題模擬試題】1. 甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在同一直線上勻速運(yùn)動，設(shè)向右為正，甲質(zhì)點(diǎn)的速度為+2ms，乙質(zhì)點(diǎn)用心 愛心 專心的速度為-4ms，則可知（ ） A. 乙

14、質(zhì)點(diǎn)的速率大于甲質(zhì)點(diǎn)的速率 B. 因?yàn)?2-4，所以甲質(zhì)點(diǎn)的速度大于乙質(zhì)點(diǎn)的速度 C. 這里的正、負(fù)號的物理意義是表示運(yùn)動的方向 D. 若甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā)，則 10s 后甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)相距 60m 2. 下列關(guān)于瞬時(shí)速度和平均速度的說法正確的是（ ） A. 若物體在某段時(shí)間內(nèi)每時(shí)刻的瞬時(shí)速度都等于零，則它在這段時(shí)間內(nèi)任一段時(shí)間內(nèi)的平均速度一定等于零 B. 若物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于零，則它在這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度一定等于零 C. 勻速直線運(yùn)動中物體任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度都等于它任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度 D. 變速直線運(yùn)動中一段時(shí)間內(nèi)的平均速度一定不等于它某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度 3

15、. 做變速直線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過 A 點(diǎn)時(shí)的速度為 3ms，這表示 （ ） A. 質(zhì)點(diǎn)在過 A 點(diǎn)后 1s 內(nèi)的位移是 3m B. 質(zhì)點(diǎn)在過 A 點(diǎn)前 1s“內(nèi)的位移是 3m C. 質(zhì)點(diǎn)在以過 A 點(diǎn)時(shí)刻為中間時(shí)刻的 1s 內(nèi)的位移是 3m D. 若質(zhì)點(diǎn)從 A 點(diǎn)開始做勻速直線運(yùn)動，則以后每 1s 內(nèi)的位移是 3m 4.下列說法中正確的是 （ ）A. 勻速運(yùn)動就是勻速直線運(yùn)動 B. 對于勻速直線運(yùn)動來說，路程就是位移 C. 物體的位移越大，平均速度一定越大 D. 物體在某段時(shí)間內(nèi)平均速度越大，在其間任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度也一定越大 5. 物體通過兩個(gè)連續(xù)相等位移的平均速度分別為 v1l0ms，v215

16、ms，則物體在整個(gè)運(yùn)動過程中的平均速度是（ ） A. 13. 75ms B. 12. 5ms C. 12ms D. 11. 75ms 6. 短跑運(yùn)動員在 l00m 比賽中，以 8ms 的速度迅速從起點(diǎn)沖出，到 50m 處的速度是9ms，l0s 末到達(dá)終點(diǎn)的速度是 10.2ms，則運(yùn)動員在全程中的平均速度是 （ ） A. 9ms B.10.2ms C. 10ms D. 9. 1ms 7. 一輛汽車沿筆直的公路行駛，第 1s 內(nèi)通過 5m 的距離，第 2s 內(nèi)和第 3s 內(nèi)各通過 20m的距離，第 4s 內(nèi)又通過 15m 的距離。求汽車在最初 2s 內(nèi)的平均速度和這 4s 內(nèi)的平均速度各是多少?8

17、. 如圖所示，一人沿一直坡，自坡底 A 以速率跑到坡頂，隨即又以速率返回到1v2vA，已知 AB 間的距離為 S，那么人在這一往返過程中的平均速度是？ 9. 下列關(guān)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說法中正確的是 （ ） A. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓直流電源 B. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源用心 愛心 專心 C. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為 0.02s D. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為 0.1s 10. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意 （ ） A. 無論使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還是電火花打點(diǎn)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)寫紙片壓在紙帶的上面B. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接

18、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. 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先固定在桌子上 11. 利用打點(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12. 如圖所示，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，判斷哪條紙帶表示物體做勻速運(yùn)動 （ ） 13. 根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們不利用公式計(jì)算就能得到的物理量是 （ ） A. 時(shí)間間隔 B. 位移 C. 瞬時(shí)速度 D. 平均速度14. 在測定速度的實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量小車速度，實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶如圖所示，0、1、2、3是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 3 個(gè)打出點(diǎn)沒有在圖上標(biāo)出。圖中還畫出了某次實(shí)驗(yàn)將米尺靠在紙帶上進(jìn)行測量的情況，圖中所給