實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度【 核心精講+備課精研+高效課堂 】 高一物理同步備課課件 （人教版必修1）

實(shí)驗(yàn)：

用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度教學(xué)目標(biāo)

1.了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理，學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.掌握測瞬時(shí)速度的方法，會(huì)用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.3.理解速度隨時(shí)間的變化圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運(yùn)動(dòng).教學(xué)重難點(diǎn)1.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.測瞬時(shí)速度的方法，用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.3.速度隨時(shí)間的變化圖象，根據(jù)圖象分析物體的運(yùn)動(dòng).一、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1.作用及分類打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn).打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶配合，可以記錄物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及在一段時(shí)間內(nèi)的位移.供高中學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種.2.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)工作電壓：6V以下的交流(填“交流”或“直流”)電源.(2)原理：接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動(dòng)起來，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng).這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘狭粝乱恍行↑c(diǎn).

3.電火花計(jì)時(shí)器(1)工作電壓：220V交流(填“交流”或“直流”)電源.(2)原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡.4.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差比較電火花計(jì)時(shí)器使用中對(duì)紙帶運(yùn)動(dòng)阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小.電火花計(jì)時(shí)器使用交流電源，工作電壓220V，交流電源頻率一般為50Hz，即振針每隔0.02s點(diǎn)一次。二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到交流電源上(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接6V低壓交流電，電火花計(jì)時(shí)器接220V交流電).(3)先接通電源開關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(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n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為n-1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt=(n-1)×0.02s.(5)用刻度尺測量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx.(6)利用公式v=Δx/Δt計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.思考與討論：（1）怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度？（2）如果紙帶上的點(diǎn)跡布不均勻，那么，點(diǎn)跡密集的地方表示運(yùn)動(dòng)的速度較大還是較??？三、測量速度1．測量平均速度（1）計(jì)算課本P.20最下面圖示的D→G段的平均速度。（2）表示什么物理意義？能代表E點(diǎn)的瞬時(shí)速度嗎？怎樣選取間隔能使求得的平均速度代表有關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)速度引起的誤差很??？2．測量瞬時(shí)速度（1）在所打出的紙帶上，選點(diǎn)跡清晰的點(diǎn)標(biāo)為0點(diǎn)，然后依次每隔5個(gè)打點(diǎn)間隔標(biāo)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次標(biāo)為1、2、3、4、5，標(biāo)出的這些點(diǎn)稱為測量點(diǎn)，（要求每個(gè)0.1s測一次速度，這主要是為了處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算方便，在實(shí)際中根據(jù)紙帶上的點(diǎn)的分布情況靈活確定。）（2）這些測量點(diǎn)的時(shí)間間隔為多大？（3）根據(jù)前面的討論，設(shè)計(jì)出測量0~5這六個(gè)測量點(diǎn)的平均速度的方案，使把它當(dāng)做計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)的瞬時(shí)速度產(chǎn)生的誤差較小。（4）操作，將測量結(jié)果填入課本P23頁的表1中和P24頁的表2（點(diǎn)0作為計(jì)時(shí)的開始），注意有效數(shù)字的選取。四、用圖象表示速度許多變化過程，如溫度的變化、股票張跌等……可以用圖象來表示，這樣能更直觀地反映變化規(guī)律。圖象是表示變化規(guī)律的好方法之一，是一種處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。物體的運(yùn)動(dòng)也可以用圖象來描述1．V-t圖象：以速度為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，標(biāo)明單位，根據(jù)表2中的v,t數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)?？梢杂谜劬€把這些點(diǎn)連接起來。然而，速度的實(shí)際變化是比較平滑的，所以，如果用一條平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點(diǎn)，曲線反映的規(guī)律與實(shí)際情況更接近（速度隨時(shí)間是連續(xù)變化的，不突變，實(shí)驗(yàn)中又不可能把所有時(shí)刻的速度都測出來。）2．描繪V-t圖：將數(shù)據(jù)描繪V-t圖象描繪曲線時(shí)要注意什么？擬合，順勢(shì)平滑，如果有些點(diǎn)難以落在曲線上，應(yīng)該使它們大致均勻地分布在曲線兩側(cè)，點(diǎn)數(shù)不能太少。物理實(shí)驗(yàn)中常用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種，分別是的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。以前經(jīng)常用的是前者，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。這種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)使用的是低壓交流電源，一般是4伏到6伏。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)需要學(xué)生電源為其供電，將220伏交流電變成低壓交流電，并且電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)電壓也需要調(diào)節(jié)，在4到6伏反復(fù)調(diào)整，直到打出清晰的點(diǎn)跡，如果有拖拉就需要調(diào)整針的長短。因?yàn)殡姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)，在打點(diǎn)時(shí)紙帶與復(fù)寫紙及針是壓在一起的，不可避免存在摩擦。調(diào)節(jié)針的長短，盡量短些可以減小摩擦。這種摩擦?xí)碚`差，無論怎么調(diào)節(jié)，誤差只能減小不能消失。只因如此，人們進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，制造出來電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，這種計(jì)時(shí)器用電火花打點(diǎn)，沒了打點(diǎn)針與復(fù)寫紙和紙帶的接觸，大大減小了摩擦阻力，大幅減小誤差。綜上，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器現(xiàn)在不用的原因是存在較大的摩擦阻力，誤差較大，并且使用之前需要調(diào)節(jié)不方便。電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)無需調(diào)節(jié)，并且相比前者大大減小了阻力，誤差大大降低，現(xiàn)在已經(jīng)完全替代電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。另一個(gè)區(qū)別是，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是復(fù)寫紙，電火花計(jì)時(shí)器使用的是墨粉盤，這一點(diǎn)需要注意，兩種圓盤形狀相同，材料不同顏色也有差異。誤差題點(diǎn)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差分析就像紙帶上出現(xiàn)短線、、、等什么的，具體一點(diǎn)兒，并分析出現(xiàn)這種情況的原因短線原因有2個(gè)：一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電壓過高，電磁鐵磁性強(qiáng)振針擺動(dòng)大，二是振針距離復(fù)寫紙的距離過小，舉一反三：若以上講的相反那么紙帶上就會(huì)沒有點(diǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差總的有：阻力誤差，交流頻率不穩(wěn)，測量，計(jì)算誤差等在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)（A）A．應(yīng)先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)B．應(yīng)先讓紙帶運(yùn)動(dòng)，再接通電源C．在讓紙帶運(yùn)動(dòng)的同時(shí)接通電源D．先讓紙帶運(yùn)動(dòng)或先接通電源甲乙兩個(gè)同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別記錄了兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針每1秒鐘內(nèi)上下振動(dòng)共50次，每打兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔相同，通過紙帶上各點(diǎn)的情況分析下面問題：在甲紙帶上，A-D點(diǎn)的時(shí)間間隔________甲紙帶上G-I點(diǎn)的時(shí)間間隔（選填“大于”、“等于”或“小于”）；乙紙帶從A到I點(diǎn)的總時(shí)間是________秒．答案：大于；0.16某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出兩條紙帶，如圖所示．某小組4名同學(xué)觀察紙帶后，各發(fā)表意見如下，說法正確的是（B）

A．由于第一條紙帶點(diǎn)與點(diǎn)之間距離不均勻，說明相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔是不同的B．由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器均勻的振動(dòng)，不論怎樣拉紙帶，相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔總是相同的C．第一條紙帶有7個(gè)點(diǎn)，拉紙帶的時(shí)間是0.14秒D．以上說法都有錯(cuò)誤將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按照正確方法安裝好，用手拖動(dòng)打點(diǎn)紙帶，打點(diǎn)針在紙帶上打下一系列點(diǎn)。以紙帶上看得清的某個(gè)點(diǎn)為起點(diǎn)，給打點(diǎn)編號(hào)。分別標(biāo)上編號(hào)1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出兩相鄰點(diǎn)之間的距離，填入下表。附：實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶。（1）這樣兩個(gè)編號(hào)之間的時(shí)間即為_______秒。（2）由于兩相鄰點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的時(shí)間_____________填“相同”或“不相同”），由上表即可判斷出紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)在相等的時(shí)間間隔內(nèi)通過的距離________填“相等”或“不相等”）。答案：0.02；相同；相等（根據(jù)實(shí)際測量結(jié)果，也可以得出不相等）如圖所示，重物A和B分別掛在彈簧測力計(jì)下（GA>GB），重物下端的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用彈簧測力計(jì)拉動(dòng)重物豎