(新)高中物理專題1_4實驗用打點計時器測速度講基礎(chǔ)版,含解析新人教版必修1

1、所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。放棄很簡單，但你堅持到底的樣子一定很酷!10第一章運動的描述1.4 實驗 用打點計時器測速度知識點一 r、電磁打點計時器(1)原理接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵有作用下，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(2)構(gòu)造(3)工作電壓：交流 6V以下知識點二、電火花計時器(1)構(gòu)造：-3獴即財導(dǎo)電片一品粉紙盤J放電林(2)原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)動的脈沖電流經(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打出一行點跡(3)工作

2、電壓：220V兩種打點計時器的比較電火花計時器電磁打點計時器工作電壓打點方式22。V交流電源周期性產(chǎn)生電火花6 Y以下交流電源 振針周期性上下振動打點周期0-D2 S0.02 S記錄信息位置、時刻或位移、時間打點,計時器的作用(1)測時間電源頻率50H乙每隔旦鱉秒打T點(2)測位移：用刻度尺測量紙帶上兩點間的距離C3)研究紙帶一研究物體運動知識點三、練習(xí)使用打點計時器1、操作步驟(1)固定計時器(2)穿紙帶(3)啟動電源，拉紙帶，隨后立 即關(guān)電源2、紙帶的簡單處理 一一測平均速度(1)需測量的量：位移(兩點間的距離)、時間(兩個點之間的點跡的個數(shù))x(2)關(guān)系式：V t3、測瞬時速度1 . 了

3、解打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上.2 .把電磁打點計時器的兩個接線柱用導(dǎo)線與6 V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過兩個限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面.3 .接通電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源.4 .取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起， 數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點.如果共有n個點，則用At =0.02 x( n1)s計算出紙帶的運動時間 At.AX5.用刻度尺測量一下打下這些點紙帶通過的距離Ax,利用公式v計算紙帶在這段時間內(nèi)的平均速A t度.把測量和計算的結(jié)果填入表中.實驗 次數(shù)點 數(shù)點劃分 出的間 隔數(shù)“一1運動時間位移平均速度,/ 1 m * s12

4、數(shù)據(jù)處理1.用打點計時器測量瞬時速度(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶.(2)從能夠看清的丁某個點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，每兩個計數(shù)1，點間的時間間隔 T= 5X0.02 s = 0.1s.在紙帶上用 。A、R C D標(biāo)出這些“計數(shù)點”，如圖所示.依次測出 OA AB BC CD之間白距離 X1、X2、X3、X4-(3) A、B C、D各點的瞬時速度分別為：X1+X2X2+X3X3+X4X4+X5VA=、 VB= Vc=、 Vd= 2T2T2T2T誤差分析1 .利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度自身會帶來系統(tǒng)誤差.為減小誤差，應(yīng)取以計數(shù)點.為中一心的較小位移A x來求平均速度.2 .若

5、采用分段測量計數(shù)點間的位移x,會使測量誤差增大.減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計 數(shù)點到起始計數(shù)點 O的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離.注意事項1 .如果在紙帶上數(shù)出了 n個點，那么，它們的間隔數(shù)是 （n1）個，它們的時間間隔為（n 1）X0.02 s.2 .使用打點計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶.3 .手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集.4.使用電火花計時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面.知識點四、用圖像表示速度1、圖像特點：直觀2、常用作圖法（1）描點作圖（2）

6、據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖3、作圖步驟（1）建系（2）描點 （3）作圖4、速度一時間圖像（v-t graph ）速度時1可圖象在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運動的一位像,用橫坐標(biāo)表示起血，根據(jù)表中各時刻的速度.將“ f作為一組坐標(biāo)在圖柒中描點,將點連線后得出的圖象稱為速度 時間圖象一，圖象）.拓展：其它常用測速度的方法除用打點計時器測速度外，還可用以下的方法進行測量:1 .借助傳感器用計算機測速度圖是一種運動傳感器的原理，這個系統(tǒng)由A、.B兩個小盒子組成，將紅外線、超聲波發(fā)射器A盒固定在小車上，接收傳感器 B盒固定在某一位置并調(diào)整其高度與傳感器A等高。小車上A盒發(fā)射器對著接收器 B,并處Q運

7、動方向;二Ax一一紅外線距在同一直線上。將接收傳感器 B探測到的紅外線、超聲波到達(dá)的時間差等數(shù)超聲波l 一 一 ，'r一二丁二戶/“）方方力力/力”,據(jù)輸入計算機，利用專門軟件可以分析小車的位移與時間的關(guān)系。將這些位移和對應(yīng)的時間差再利用計算機進行處理，就可以分析小車的速度隨時間的變化。根據(jù)小車的兩個位置變化可求得Ax,兩位置的相間差,， Ax為At,則小車速度丫=不。2 .利用光電門測瞬時速度實驗裝置如圖所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中A管發(fā)出光線，B管接收光線。當(dāng)固定在車上的遮光板通過光電門時，光線被阻擋，記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時間。這段時間

8、就是遮光板通過光電. . A x 門的時間。根據(jù)遮光板的寬度 Ax和測出的時間 A t ,就可以算出遮光板通過光電門的平均速度（丫=可）。由于:遮光板,的寬度Ax很小，可以認(rèn)為這個平均速度就是小車通過光電門的瞬時速度。3 .利用頻閃照相分析計算物體的速度頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)，每間隔一定時間曝光，從而形成間隔相同時間的影像的方法。在頻閃照相中會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔0.1 s閃光一次，即每秒閃光 10次。當(dāng)物體運動時，利用頻閃燈照明，照相機可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達(dá)的位置。通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。圖中是采用每秒閃光 10次拍攝的小球沿斜面滾下的頻

9、閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的時間就是0.1 s ,這樣便記錄了物體運動的時間。物體運動的位移則可以用尺子量出。與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點:計時器交變電源的頻率，而相同時間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點計時器打出的點跡。因此，運動物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的位移信息。至于求平均速度和瞬時速度的方法，兩者都是一樣的?！镜湫屠}】【例題1】打點計時器在紙帶上的點跡，直接記錄了 （）A.物體運動的時間B.物體在不一同時刻的位置C.物體在不同時間內(nèi)的位移D.物體在不同時刻的速度【答案】 ABt解析】電火花打點計時器和電磁打點印寸器都是每

10、隔）在紙帶上打一個點.因此根據(jù)打在紙帶上 的點跡，可直接反映物體的運動時間.因為紙帶跟運動物體連在一起,打點計時器固定，所以紙帶上的點 跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時刻的位置，雖然用刻度尺量出各點跡間的間隔，可失演物體在不同時向內(nèi) 的位移，再根據(jù)物體的運動性質(zhì)可算出物體在不同時刻的速度,但這些量不是紙帶上的點跡直接記錄的,綜 上所述？正確的選咬為A、E【針對練習(xí)1】 打點計時器打出的紙帶，下列敘述中正確的是（ ）A.點跡均勻，說明紙帶做勻速運動B.點跡變稀，說明紙帶做加速運動C.點跡變密，說明紙帶做加速運動D.相鄰兩點間的時間間隔相等.【答案】ABD【解析】打點計時器的振針打點的頻率一定（50

11、Hz）,相鄰兩點間的.時間間隔相等，如果紙帶勻速運動，點跡均勻；如果紙帶加速運動，點跡變??；:如果紙帶減速運動，點跡變密.【例題2】一同學(xué)利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時，從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶，如圖所示.紙帶上有六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，所用交流電的頻率為 50 Hz,相鄰計數(shù)點之間的距離已標(biāo)在圖中，單位是厘米.（1）計算06點之間的平均速度； （2）打,點計時器打第4個點時小車的瞬時速度接近多少?10.7162.80 4.40 59石 757 91。/ O 12045 Ax.思路點撥 平均速度可由v=f求出，求瞬時速度時，應(yīng)當(dāng)取包含該點的盡可

12、能短的時間間隔，由平均速 度代替瞬時速度.【答案】 (1)0.68 m/s (2)0.83 m/s，一,一、，一，一、， Ax【解析】（1）0到6點間的平均速度為：v=H_2.80 +4.40 +5.96 +7.57 +9.10 + 10.712_=6x(0.02 X5 )*1° m/s = 0.676 m/s 0.68 m/s(2)當(dāng)打點計時器打第 4個點時，小車的瞬時速度應(yīng)當(dāng)最接近于35點間的平均速度，則V4= x35= cXm、- 10 2 m/s =0.834 m/s =0.83 m/sAt35 2X (0.02 X 5 )【針對練習(xí)2】如圖所示，是一條利用打點計時器打出的紙

13、帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，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2之間的中間時刻，制5 2間的平均速度，即可認(rèn)為是1點的瞬時速度 同理黑九人"點制算時速度也可求由.而彳齡B計數(shù)點間的時間間隔r=0.i >. _如_39尺1。二一故"1"tV n 1 山三一0-195 m 5上上具U. J.9.0x10-1.0x10-2x0.1同理七= 061m s；r4= 0.65 ms,%.加m&以。點為坐標(biāo)原點橫坐標(biāo)表示時間1縱坐標(biāo)表示速度建立直角坐標(biāo)系

14、.根據(jù)前面計篁出的結(jié)果在宜國蘭標(biāo)系申描點，射后連線得到速度T寸間困蒙婦國斫示.76543211 2 3 4 5 6 7 0rls【例題3】在節(jié)假日期間，你可能到公園或游樂場玩過蹦如圖3所示，是一名同學(xué)某次從蹦床跳起后的vt圖象，已知t2=2ti,結(jié)合你的體會和經(jīng)歷，分析下列問題：(1)他的速度大小是如何變化的？(2)哪段時間是上升的，哪段時間是下降的？(3)從圖象中可以看出，是選上升過程的速度方向為正方向，還是選下降過程的速度方向為正方向？(4)他在t2時刻回到蹦床上了嗎？【解析】(1)在。ti時間內(nèi)速度由V0逐漸一減小,到零，在tlt2時間內(nèi)速度由零增大到V0.(2)速度由初速度V0減小到零的過程是上升過程，所對應(yīng)的時間為0ti;速度由零增大到 V0的過程是下降過程，所對應(yīng)的時間為 tit2.(3)從圖象中可以看出，上升過程速度為正，下降過程速度為負(fù)，因此，是選定上升過程的速度方向為正方 向.(4)由于上升過程與下降過程是對稱的，故12時刻剛好回落到蹦床上.【針對練習(xí)3】如圖所示是 A B兩個物體做直線運動的速度圖象，下列說法正確的是:A.物體A做加速直線運動B.物體B做減速直線運動C.物