《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》課件

1.4用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1.4用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度思考日常生活中的計(jì)時(shí)工具有哪些?手表、機(jī)械鐘、手機(jī)、電腦、秒表………打點(diǎn)計(jì)時(shí)器思考日常生活中的計(jì)時(shí)工具有哪些?手表、機(jī)械鐘、手機(jī)、電腦、秒兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器一、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造（課本P19圖1.4—1）一、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造2．工作原理電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器．當(dāng)接在10V以下(一般保證在4V以上)的低壓交流電源上時(shí)，線圈的磁場(chǎng)方向周期性改變，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來，位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡．振片的振動(dòng)周期與電源的電流變化周期一致，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s.2．工作原理江蘇泰州二中花洪平問：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源嗎？答：不可以，因?yàn)橛弥绷麟娫凑衿粫?huì)上下振動(dòng)。問：交流電頻率f=50Hz，則每相鄰兩點(diǎn)間時(shí)間間隔？答：T＝１／f＝0.02s問：可不可以用100赫的交流電？答：可以。如果可以那么相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為多少？T＝１／f＝0.01s工作電壓為：交流電4V—6V江蘇泰州二中花洪平問：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源嗎？答：不二、電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造（課本P20圖1.4-20）二、電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造1、電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造：

尖端放電1、電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造：

尖端放電2、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器．當(dāng)接通220V交流電源，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)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，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡．當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它也是每隔0.02s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是0.02s.3、工作電壓：交流電220V2、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)三、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用（1）測(cè)時(shí)間

(電源頻率50Hz，每隔0.02秒打一個(gè)點(diǎn))

（2）測(cè)位移（3）研究紙帶→研究物體運(yùn)動(dòng)三、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用四、

共同點(diǎn)與區(qū)別電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的共同點(diǎn)與區(qū)別1.打點(diǎn)方式不同：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：利用振動(dòng)的振針打點(diǎn)電火花計(jì)時(shí)器：利用火花放電打點(diǎn)3.振針打點(diǎn)時(shí)與紙帶接觸，會(huì)對(duì)紙帶產(chǎn)生阻礙作用；而火花放電基本不會(huì)阻礙紙帶的運(yùn)動(dòng)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：10V以下交流電4—6v電火花計(jì)時(shí)器：220V交流電2.電源電壓不同：打點(diǎn)頻率相同四、

共同點(diǎn)與區(qū)別電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的共同點(diǎn)與區(qū)別類型電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源4～6V低壓交流220V交流打點(diǎn)方式振針打點(diǎn)電火花打點(diǎn)時(shí)間間隔每隔0.02s打一次點(diǎn)每隔0.02s打一次點(diǎn)實(shí)驗(yàn)誤差振針和紙帶接觸會(huì)影響紙帶運(yùn)動(dòng)，誤差較大火花放電不會(huì)影響紙帶運(yùn)動(dòng)，誤差較小類型電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源4～6V低壓五、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上。2.按說明正確安裝紙帶。3.啟動(dòng)電源，用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上打出一系列的點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。（先開電源，后拉紙帶）4.取下紙帶，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，向后數(shù)若干點(diǎn)，如果數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為秒。5.用刻度尺量出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離。0.02(n-1)利用公式v

=△x/△t

可求出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的平均速度A五、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在表1紙帶在幾段時(shí)間中的位移和平均速度123456

表2紙帶在幾個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度位置012345表1紙帶在幾段時(shí)間中的位移和平均速度123456表21、計(jì)算變速直線運(yùn)動(dòng)中某段的平均速度0ABCDEX1X2X3X4X5XⅠXⅡXⅢXⅣXⅤ1、計(jì)算變速直線運(yùn)動(dòng)中某段的平均速度0A

2、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度圖4－32、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度

3、用v－t圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）v－t圖象在平面直角坐標(biāo)系中，用縱軸表示速度，橫軸表示時(shí)間，圖象中的任一點(diǎn)表示某時(shí)刻的速度，得到速度－時(shí)間圖象(v－t圖象)，簡(jiǎn)稱速度圖象．（2）v－t圖象的意義

v－t圖象反映的是速度隨時(shí)間的變化關(guān)系，它并不是物體的運(yùn)動(dòng)軌跡．3、用v－t圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（3）用圖像表示速度A、圖像特點(diǎn)：直觀B、常用作圖法（1）描點(diǎn)作圖（2）據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖C、作圖步驟（1）建系（2）描點(diǎn)（3）作圖（3）用圖像表示速度A、圖像特點(diǎn)：直觀

用v－t圖象描述紙帶的運(yùn)動(dòng)以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸，建立直角坐標(biāo)系．用各點(diǎn)跡上對(duì)應(yīng)的時(shí)間和瞬時(shí)速度描點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，即可用v－t圖象分析速度隨時(shí)間的變化規(guī)律．用v－t圖象描述紙帶的運(yùn)動(dòng)是折線，還是曲線（擬合）？？是折線，還是曲線（擬合）？？

4．勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象

圖4－4

(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象是與時(shí)間軸平行的直線，如圖4－4所示．

(2)速度不同的勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象，是不同的平行于時(shí)間t軸的直線，它們縱軸的截距表示速度，截距越大，表示速度越大，如圖4－4中，va＞vb.

(3)勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示該時(shí)間內(nèi)物體的位移．圖4－4中的陰影部分面積S＝va·t，va·t恰是a物體在t時(shí)間內(nèi)的位移，即S＝x＝vat.

4．勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象小結(jié)1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器。2.v-t圖象：表示做直線運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間的變化的規(guī)律。小結(jié)1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)

方法指導(dǎo)

一、紙帶的處理方法

例1

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量的情況如圖4－5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(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于________m/s.

圖4－5

方法指導(dǎo)解析

由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，A、C間的距離為14mm＝0.014m，A、D間的距離為25mm＝0.025m.由公式v＝得，vAC＝m/s＝0.35m/s

vAD＝m/s≈0.42m/s

B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于0.35m/s.

答案

0.35

0.42

0.35

點(diǎn)評(píng)

求某點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，我們應(yīng)取此點(diǎn)兩側(cè)靠近此點(diǎn)的兩點(diǎn)間的平均速度，但這兩點(diǎn)并不是靠得越近越好．

解析由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，A、

二、實(shí)驗(yàn)誤差分析

例2

某同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到的紙帶如圖4－6所示，這可能是因?yàn)?

)

圖4－6

A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上

B．電源的電壓不穩(wěn)

C．電源的頻率不穩(wěn)

D．振針壓得過緊

解析

正常情況下，振針應(yīng)該恰好敲打在限位板上，這樣在紙帶上才能留下點(diǎn)．當(dāng)振針與復(fù)寫紙的距離過大時(shí)，振針可能打不到復(fù)寫紙，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)有時(shí)有點(diǎn)，有時(shí)無點(diǎn)．當(dāng)振針與復(fù)寫紙的距離過小時(shí)，振針就會(huì)有較長的時(shí)間與復(fù)寫紙接觸，這樣就會(huì)在復(fù)寫紙上留下一段一段的小線段．

答案

D二、實(shí)驗(yàn)誤差分析

三、v－t圖象的應(yīng)用

例3

圖4－7是甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)的速度圖象，下列說法正確的是(

)圖4－7

A．物體甲處于靜止?fàn)顟B(tài)

B．物體乙剛開始時(shí)以5m/s的速度與甲物體同向運(yùn)動(dòng)

C．物體乙在最初3s內(nèi)的位移是10m

D．物體乙在最初3s內(nèi)的路程是10m三、v－t圖象的應(yīng)用

解析

甲速度圖象是平行于t軸的直線，因此甲做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙物體在第1s內(nèi)向正方向做速率為5m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，第2s內(nèi)靜止，第3s內(nèi)沿負(fù)方向做速率為5m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確；乙在第1s內(nèi)的位移x1＝v1t1＝5m，在第2s內(nèi)的位移x2＝0，在第3s內(nèi)的位移x3＝v3t3＝－5m，所以物體乙在最初3s內(nèi)的位移x＝x1＋x2＋x3＝0，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體乙在最初3s內(nèi)的路程l＝|x1|＋|x2|＋|x3|＝10m，故選項(xiàng)D正確．

答案

BD

同步達(dá)標(biāo)

一、選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分，每題至少有一個(gè)選項(xiàng)是正確的)

1．在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)(

)

A．先接通電源，再使紙帶運(yùn)動(dòng)

B．先使紙帶運(yùn)動(dòng)，再接通電源

C．在使紙帶運(yùn)動(dòng)的同時(shí)接通電源

D．先使紙帶運(yùn)動(dòng)或先接通電源都可以

答案

A同步達(dá)標(biāo)

2．下列說法正確的是(

)

A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的原理基本一樣

B．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器外接的交流電壓一樣

C．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器外接的交流電頻率是一樣的

D．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是0.02s

解析

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理和使用方法基本一樣，所接交流電壓不同，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為4V～6V，電火花計(jì)時(shí)器外接的電壓為220V.

答案

ACD2．下列說法正確的是()

3．運(yùn)動(dòng)物體拉動(dòng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，紙帶上打下一列小點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)直接記錄了(

)

A．物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

B．物體在不同時(shí)刻的位置

C．物體在相同時(shí)間內(nèi)的距離

D．物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移

解析

因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是0.02s，所以只要數(shù)出紙帶上所打的點(diǎn)數(shù)，用t＝0.02s×(n－1)可以計(jì)算出物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，選項(xiàng)A正確．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打一個(gè)點(diǎn)與一個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)，因此，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接記錄物體在不同時(shí)刻所在的位置，選項(xiàng)B正確．每兩個(gè)相鄰時(shí)間間隔一定是0.02s，但這里的相同時(shí)間可以是任意相同時(shí)間．只要測(cè)量間隔相同點(diǎn)數(shù)的點(diǎn)跡之間的距離就可以了，但是相同的時(shí)間內(nèi)的距離不一定是相同的．而物體

在不同時(shí)間內(nèi)的位移，只要經(jīng)過再一次測(cè)量與該時(shí)間段對(duì)應(yīng)的一段位移就可以知道，所以打下的點(diǎn)也直接記錄了物體在不同時(shí)間內(nèi)的位移，選項(xiàng)D正確．

答案

ABD3．運(yùn)動(dòng)物體拉動(dòng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，紙帶上打下一列小點(diǎn)

4．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的交流電，其相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔是T，若紙帶上共打出N個(gè)點(diǎn)，該紙帶上記錄的時(shí)間為t，則(

)

A．T＝0.1s，t＝NT

B．T＝0.05s，t＝(N－1)T

C．T＝0.02s，t＝(N－1)T

D．T＝0.02s，t＝NT

答案

C4．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50Hz的交流電，其相鄰點(diǎn)間

5．我國使用的交流電的頻率是50Hz，而美國使用的交流電的頻率為60Hz，同樣的紙帶實(shí)驗(yàn)，紙帶長度、拉動(dòng)紙帶的速度完全相同，在我國和美國兩地區(qū)所得到的紙帶上被打點(diǎn)的個(gè)數(shù)(

)

A．一樣多B．在美國多

C．在我國多D．不能確定

解析

長度、拉動(dòng)速度完全相同的紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間出相同，頻率越高，周期越小，打下的點(diǎn)個(gè)數(shù)就越多．

答案

B5．我國使用的交流電的頻率是50Hz，而美國使用的交流

6．若一質(zhì)點(diǎn)從t=0開始由原點(diǎn)出發(fā)，其v-t圖象如圖所示，則該質(zhì)點(diǎn)(

)

A．當(dāng)t＝1s時(shí)，離原點(diǎn)最遠(yuǎn)

B．當(dāng)t＝2s時(shí)，離原點(diǎn)最遠(yuǎn)

C．當(dāng)t＝3s時(shí)，回到原點(diǎn)

D．當(dāng)t＝1s時(shí)，回到原點(diǎn)

解析

這是一個(gè)速度－時(shí)間圖象，故曲線與t軸所夾面積表示位移大小，所以2s末離原點(diǎn)最遠(yuǎn)，4s末回到原點(diǎn)．

答案

BD