高中物理人教版第一章運(yùn)動(dòng)的描述4實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度【區(qū)一等獎(jiǎng)】

第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度并分析物體的運(yùn)動(dòng)情況二、實(shí)驗(yàn)原理：（1）用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)記錄物體的時(shí)間和位移信息；（2）用刻度尺量取位移；（3）由求一段時(shí)間內(nèi)的平均速度；（4）由求出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)代替這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。三、實(shí)驗(yàn)裝置【儀器介紹】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器）、紙帶、長(zhǎng)木板電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠磁體與電流的作用帶動(dòng)探針振動(dòng)通過(guò)復(fù)寫紙打點(diǎn);它使用電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在以下，當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔打一個(gè)點(diǎn)，通電前把紙帶穿過(guò)，并使它處在復(fù)寫紙的面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，便振動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)其上的上下振動(dòng)。這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過(guò)復(fù)寫紙片在紙帶上留下一行小點(diǎn)，如果把紙帶跟運(yùn)動(dòng)的物體連在一起，即由物體帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)，紙帶上各點(diǎn)之間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的;；2、電火花計(jì)時(shí)器靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點(diǎn),它的工作電壓為V交流電，這種計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)受到的阻力比較，實(shí)驗(yàn)誤差也就比較。四、實(shí)驗(yàn)步驟步驟要點(diǎn)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器（1）固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器邊緣與木板邊緣；（2）穿紙帶讓紙帶從復(fù)寫紙的下面穿過(guò)讓紙帶從墨粉紙盤下面穿過(guò)（3）啟動(dòng)計(jì)時(shí)器先啟動(dòng)計(jì)時(shí)器后拉動(dòng)紙帶，便于檢查打點(diǎn)是否清晰（4）關(guān)閉電源，取下紙帶打完點(diǎn)后，立即關(guān)閉電源五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理問(wèn)題1：上述紙帶上的點(diǎn)直接記錄的物體運(yùn)動(dòng)信息有：。問(wèn)題2：通過(guò)測(cè)量可以得到的物體運(yùn)動(dòng)信息有。問(wèn)題3：通過(guò)計(jì)算可以求取的物體運(yùn)動(dòng)信息有。問(wèn)題4：紙帶左端一些密集的點(diǎn)能否作為有效數(shù)據(jù)？?！纠咳鐖D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)中得到一條紙帶，用刻度尺測(cè)量情況如圖所示，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，后，物體發(fā)生的位移是圖中段，其大小為m；這段時(shí)間內(nèi)的的平均速度為________m/s，A、D間的平均速度是________m/s；B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于________m/s，C點(diǎn)的瞬時(shí)速度約為________m/s。【反思】1、在測(cè)量位移大小時(shí)，有這樣兩種方案：（1）將刻度尺的0刻度線對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)，然后讀出B、C、D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的刻度值，即測(cè)出AB、AC、AD的長(zhǎng)度，再用相減的方法求出BC和CD段的長(zhǎng)度；（2）用刻度尺測(cè)三次，分別測(cè)出AB、BC和CD的長(zhǎng)度。你覺(jué)得更好的方案是，理由：。誤差分析：主要誤差來(lái)源減小誤差的方法紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦用電火花計(jì)時(shí)器代替電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶、限位孔和木板邊緣平行測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)的誤差采用一次測(cè)量用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度將選用的時(shí)間間隔盡量縮小紙帶異常情況的分析：異常情況可能原因解決方法打點(diǎn)時(shí)間間隔不穩(wěn)定交流電頻率不穩(wěn)定換用穩(wěn)定的電源紙帶上點(diǎn)跡不清晰（主要針對(duì)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）電壓過(guò)低或永久磁鐵磁性太弱將電壓調(diào)高或更換磁體振片（或振針）位置過(guò)高調(diào)節(jié)振片（或振針）位置復(fù)寫紙使用過(guò)久換用新的復(fù)寫紙打出短線（主要針對(duì)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）電壓過(guò)高或永久磁鐵磁性太強(qiáng)將電壓調(diào)低或更換磁體振片（或振針）位置過(guò)低調(diào)節(jié)振片（或振針）位置打出雙點(diǎn)（主要針對(duì)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）振針?biāo)蓜?dòng)將振針調(diào)緊用表格法和圖象法分析數(shù)據(jù)，便于找運(yùn)動(dòng)規(guī)律【例】在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示給出了從0點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得x1＝cm，x2＝cm，x3＝cm，x4＝cm，x5＝cm，x6＝cm。那么：將以上1－5點(diǎn)的速度錄入下列表格中（以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)）：時(shí)間/s速度/ms-1將表格中的速度時(shí)間關(guān)系反應(yīng)到v-t圖象中：由圖象可知，該物體在這段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況為。【練習(xí)鞏固】1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針打點(diǎn)周期取決于（）A．交流電源電壓的高低B．交流電源的頻率C．永久性磁鐵的磁性強(qiáng)弱D．振針與復(fù)寫紙間的距離2、對(duì)電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的有關(guān)說(shuō)法中，正確的是（）①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源②兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率與交流電源的頻率一樣③電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)也是靠振針和復(fù)寫紙④電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的是電火花和墨粉A．①②B．③④C．①③D．②④3、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶（）A．能準(zhǔn)確測(cè)出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度B．能近似測(cè)出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度C．能準(zhǔn)確測(cè)出某段時(shí)間內(nèi)的平均速度D．可用任意兩點(diǎn)間的平均速度準(zhǔn)確表示某點(diǎn)的瞬時(shí)速度一學(xué)生在練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上打出的不是點(diǎn)，而是一些短線，這可能是因?yàn)椋ǎ〢．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)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．振針壓得過(guò)緊5、如圖所示是拖動(dòng)紙帶時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為我們?cè)诩垘纤x的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s，試估算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、D各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度：vB＝________m/s，vC＝______m/s，vD＝________m/s?！咀鳂I(yè)】1．電磁打點(diǎn)記時(shí)器是一種記時(shí)工具，關(guān)于它的使用以下說(shuō)法正確的是（）A．使用電壓為220V交流電B．使用電壓為220V直流電C．使用電壓為4V～6V直流電D．使用電壓為4V～6V交流電2．電磁打點(diǎn)記時(shí)器振針打點(diǎn)的周期，決定于（）A．交變電壓的高低B．交變電流的頻率C．永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱D．振針與復(fù)寫紙的距離3．利用記時(shí)器打出的紙帶，關(guān)于計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，下列說(shuō)法正確的是（）A．每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為sB．每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為sC．每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為sD．每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s4．根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以在紙帶上直接讀出的物理量是（）A．時(shí)間間隔B．位移C．瞬時(shí)速度D．平均速度5．接通電源與釋放紙帶（或物體），這兩個(gè)操作時(shí)刻的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是（）A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時(shí)接通電源D．先接通電源或先釋放紙帶都可以在練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上打出的是一些短線，這可能是因?yàn)椋ǎ?A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)定 C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電壓過(guò)高D．振針到復(fù)寫紙片的距離太小如圖所示，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(dòng)（）8．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是使用_______電源的_______儀器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是_______V；電火花計(jì)時(shí)器上的電源插頭應(yīng)插在______V的_______電源插座上。當(dāng)使用的交流電頻率為50Hz時(shí)，它每隔_______s打一次點(diǎn)。9．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過(guò)___________，復(fù)寫紙應(yīng)套在___________上，并要放在紙帶______面。10．某同學(xué)選出一條打好的紙帶，從能看得清的點(diǎn)開始數(shù)起，共有15個(gè)點(diǎn)，則打這15個(gè)點(diǎn)的過(guò)程中，紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為______s。（所用電源頻率為50Hz）11．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交變電流的頻率原為50Hz，若某次實(shí)驗(yàn)中交變電流的實(shí)際頻率偏小而未被發(fā)覺(jué)，則紙帶上記錄的時(shí)間與真實(shí)值比較將___