高一物理必修一講義

1、章運(yùn) 動第四課時 實驗：用打點計時器測速度一情景導(dǎo)入大自然中，物體的運(yùn)動有快有慢.天空中，日出日落，雄鷹翱翔；草原上，獵豹疾馳；葡萄 架上，蝸牛爬行.即使是同一物體，在不同的時刻，其運(yùn)動的快慢也不相同，如撐桿跳高運(yùn) 動員在上升和下降的各個時刻，運(yùn)動快慢（速度）不同.怎樣測量物體在某一時刻的速度一一瞬時速度呢？二課前導(dǎo)讀要點1兩種計時器1 .電磁打點計時器是一種記錄 運(yùn)動物體在一定時間間隔內(nèi)位移 的儀器.它使用 交流 電 源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在 6 以下.當(dāng)電源的頻率為 50 Hz時，它每隔 0.02s打 一個點.2 .電火花計時器使用交流電源，工作電壓是220V .3 .電火花計時器的

2、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(fù)寫紙，50 Hz時，它每隔 0.02s打而是電火花和墨粉.它是利用火花放電在紙帶上打出小孔顯示出點跡的. 使用時，墨 粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過 限位孔，并夾在兩條紙帶之間.當(dāng)接通電源、 按下脈沖 輸出開關(guān)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)生火花放電如下圖所一個點.古時候由于生產(chǎn)力 法和日影法等原始 展，今天的計時方 還有精度極高的光 用到打點計時器，紙帶工導(dǎo)電片一紙帶1腿條羅軸M彈性片示.于是在運(yùn)動著的紙帶上打出了一列點跡.當(dāng)電源的頻率為 不發(fā)達(dá)，計時的方法是滴水 的方法.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā) 法既有鐘表一般的計時

3、器， 電計時器.在實驗中我們還 當(dāng)打點計時器外接交流電源的頻率為50 Hz時，打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為多少？而美國、加拿大及日本的西部地區(qū)常用的交流電頻率是60 Hz,若接在打點計時器上，打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔又為多少?兩種計時器的比較.1 .都使用交流電源，但工作電壓不同.2 .工作原理不同，但作用相同，紙帶上的點可記錄與之相連的運(yùn)動物體的時間間隔和位移.3 .電磁打點計時器使用振針和復(fù)寫紙打點；電火花打點計時器使用電火花和墨粉打點.4 .使用電火花計時器時，應(yīng)把兩條紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面.5 .電火

4、花打點計時器工作時，紙帶運(yùn)動時受到的阻力比較小，實驗誤差也就較小.特別提示：電磁打點計時器和電火花計時器的原理基本一樣，打點的時間間隔也都是 0.02 s,所以今后的敘述中不再區(qū)分，統(tǒng)稱打點計時器.1 .電火花計時器是一種使用 （填 交流”或 直流”電源的 儀器，它的工作電壓是 V,當(dāng)電源頻率是 50 Hz時，它每隔 s打一次點.答案：交流計時 220 0.022 .（雙選）關(guān)于電火花打點計時器和電磁打點計時器的有關(guān)說法中，正確的是（）A .電火花打點計時器和電磁打點計時器都是使用交流電源B.兩種打點計時器的打點頻率與交流電源頻率一樣C.電火花打點計時器在紙帶上打點也是靠振針和復(fù)寫紙D .電磁

5、打點計時器是靠電火花和墨粉打點的答案：AB要點2用打點計時器測量瞬時速度1 .練習(xí)使用打點計時器.(1)把打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過 限位孔 并壓在復(fù)寫紙(或墨粉盤)面，也可以讓兩條紙帶夾住墨粉盤.(2)先接通電源，后拉動紙帶；紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源.取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)出共有多少個點，如果有 n個點，那么打點的 間隔數(shù)為 (n-1) 個,則紙帶的運(yùn)動時間 t= (n-1) 0.02 s.(4)用刻度尺測量從開始計數(shù)的一點到最后一點間的距離.2 .用打點計時器測量瞬時速度.、, , 一 ，、“，一 一，、 一 Ax方法：如下圖所不，根據(jù) D、F兩點的位移

6、Ax和時間算出平均速度 v=w,用這個平均速度來代表經(jīng)過E點的瞬時速度.怎樣更精確地測量物體運(yùn)動的速度？1 .注意事項.(1)電磁打點計時器振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動，否則會出現(xiàn)漏點、雙點，甚至打出的是短橫線等情況，而且可能對紙帶產(chǎn)生過大的摩擦阻力.(2)復(fù)寫紙片或墨粉紙盤不要裝反，每打完一條紙帶，應(yīng)將它們的位置調(diào)整一下，以充分利用它的不同部位，保證打點清晰.(3)實驗時要先接通電源，計時器穩(wěn)定后，再讓紙帶運(yùn)動，每打完一條紙帶要及時切斷電源.(4)釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點計時器的位置.(5)要注意計時點和計數(shù)點的不同.2 .利用紙帶處理數(shù)據(jù)的方法.根據(jù)打出的點，數(shù)出間隔數(shù)，根據(jù)打出

7、點的間隔數(shù)求時間.(2)用刻度尺測量兩點間的距離表示物體的位移.(3)物體的位移除以時間等于平均速度，若時間間隔合適，某點的瞬時速度近似于該段時間內(nèi)的平均速度.特別提示：1.使用打點計時器時，要切記其使用的方法.3 .這里用平均速度代表瞬時速度，是一種近似，是一種方法一一極限思想.1.(雙選)以下是練習(xí)使用電磁打點計時器的部分實驗步驟，請將有錯誤的操作選擇出來()A .把打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙片套在定位軸上，并壓在紙帶下面B.把打點計時器的兩個接線柱分別接上導(dǎo)線，與46 V低壓交流電源相連C.用手水平地牽動紙帶，然后打開電源開關(guān)X0、ID.取下紙帶，用刻度尺測量最后一

8、個點與計時起點的距離X0,時間間隔t,用公式=彳討算紙帶運(yùn)動的平均速度答案：AC2.如右圖所示，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()A.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要點3速度時間圖象可在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運(yùn)動的速度v ,用橫坐標(biāo)表示 時間t,根據(jù)各個時刻的速度，將 （v, t）作為一組坐標(biāo)再進(jìn)行 描點，將所描的點連成平滑曲線后 得出的圖象稱為速度時間圖象 （v-t圖象），簡稱 速度圖象.速度圖象的應(yīng)用.1.讀出物體在某時刻的速度或物體的某一速度所對

9、應(yīng)的時刻.在右圖中，0時刻的速度為V0, t時刻的速度為vt.2 .求出物體在某段時間內(nèi)速度的變化量或物體發(fā)生某一速度變化所經(jīng)歷的時間.在右圖中，0t時間內(nèi)速度的變化量為 Av= vt vo.3 .判斷運(yùn)動方向.根據(jù)速度的正、負(fù)判斷運(yùn)動方向，速度為正，表示物體沿正方向運(yùn)動； 速度為負(fù)，表示物體沿負(fù)方向運(yùn)動，在右下圖中，。t3時間內(nèi)物體沿正方向運(yùn)動，t4t6時間內(nèi)，物體沿負(fù)方向運(yùn)動.4 .比較物體速度變化的快慢.在 v-t圖象（如右圖所示）中，直線的傾 斜程度（斜率）反映了物體速度改變的快慢，傾斜程度越大，表示速度 改變得越快，傾斜程度越小，表示物體的速度改變得越慢，直線不傾斜（平行于時間軸），

10、表示物體的速度不變，在上圖中，不難看出，物 體在0tl時間內(nèi)比在t2t3時間內(nèi)速度變化得慢， 在t4t5時間內(nèi)比 在t5t6時間內(nèi)速度變化得慢.特別提示：在應(yīng)用 v-t圖象時，要注意避免以下幾種常見的錯誤：1 .把v-t圖象和x-t圖象混淆不清.例如，把 v-t圖象中兩條直線的交點誤認(rèn)為相遇，在 v-t 圖象中根據(jù)直線向上傾斜、向下傾斜判斷運(yùn)動方向等等.2 .把v-t圖象誤認(rèn)為是質(zhì)點的運(yùn)動軌跡.1 .下圖中表示勻速直線運(yùn)動的是 （）答案：B2 .右圖是一個物體運(yùn)動的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(yùn)動還是具有一定的初速度？（2）運(yùn)動的方向是否變化？（3

11、）速度的大小是否變化？怎樣變化？答案：（1）有初速度（2）方向變化（3）先變大后再不變再變小最后反向變大四知識解惑題型1用紙帶計算平均速度和瞬時速度例1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，用毫米刻度尺測量的情況如圖所示，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.解析：A、C間的位移為 Axi= 1.40 cm, A、C間的時間為 At1=0.04 s,所以A、C間的平均速度vi =xi-=At11.40 10 20.04m/s= 0.35 m/s.A、D間的位移 Ax2=2.50 cm, A、D間的時間 A

12、t2= 0.06 s,所以A、D間的平均速度v2 =及2At22.5 ¥0 20.06m/s 0.42 m/s.A、C兩點比A、D兩點更接近B點，所以B點的瞬時速度更接近于A、C間的平均速度 0.35 m/s.答案：0.35 0.42 0.35名師點睛：處理紙帶時要看清已知數(shù)據(jù)指的哪段數(shù)據(jù).若已知b"C和c"D距離，則VC也可B C +C D表不為 vc=2T.另外還要注意單位“mnm要換成 “M： 1.在練習(xí)使用打點計時器的實驗中，得到了一條如圖所示的紙帶，其中 0,1,2,3是選用 的計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有 3個打出的點沒有在圖紙上標(biāo)出， 圖中畫出了

13、將米尺 靠在紙帶上測量的情況，讀出圖中所測量點的讀數(shù)分別是 、 和;打第2個計數(shù)點時紙帶的速度是 m/s.答案：10.00 cm,12.60 cm,22.60 cm,29.90 cm,0.63題型2速度時間圖象例2如圖所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，0,1,2,3,4,5,6是7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有 4個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示.求出各計數(shù)點的瞬時速度 并畫出速度一時間圖象.解析：1點對應(yīng)時刻是0、2之間的中間時刻，求出 0、2間的平均速度即可認(rèn)為是1點的瞬時速度，同理，2、3、4、5點的瞬時速度也可求出.而相鄰計數(shù)點間的時間間隔T =一 X02 3.9 10 2X13 9X10 2 1.0 M0 20.1 s, 故 v1= = c g d- m/s= 0.195 m/s, v2 = =m/s= 0.40 m/s.2 I2 溝.1212 溝.1同理,V3= 0.61 m/s, V4= 0.69 m/s, V5= 0.70 m/s.以。點為坐標(biāo)原點，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示速度建立直角