人教課標實驗版必修一運動的描述 實驗 用打點計時器測速度 說課一等獎

4實驗：用打點計時器測速度第一章

運動的描述知識內容用打點計時器測速度考試屬性√課時要求1.知道電磁打點(電火花)計時器的構造及工作原理.2.掌握打點計時器的使用方法，知道相鄰兩點間的時間間隔.3.理解用平均速度表示瞬時速度所采用的思想方法，會計算瞬時速度，會借助傳感器測速度.4.能用實驗數(shù)據(jù)描繪v－t圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運動.內容索引技能儲備明確原理提煉方法題型演練學以致用實訓演練達標檢測檢測評價達標過關技能儲備一、打點計時器及其原理

電磁打點計時器電火花計時器結構示意圖打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點工作電壓____以下低壓

電源

V

電源交流交流6V220打點周期(電源頻率為50Hz)0.02s0.02s阻力來源紙帶與限位孔、復寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小功能功能相同，都是計時儀器二、練習使用打點計時器1.實驗步驟(1)把打點計時器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)把打點計時器的兩個接線柱接到

電源上(電磁打點計時器接

V以下低壓

電，電火花計時器接

V

電).(3)先接通電源開關，再用手水平拉動紙帶，紙帶上就打下一行小點，隨后立即關閉電源.(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為

個，則紙帶的運動時間Δt＝(

)×0.02s.交流6交流220交流n－1n－1(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δx.(6)利用公式v＝____計算出紙帶在這段時間內的平均速度.2.注意事項(1)打點前，應使物體停在

(填“靠近”或“遠離”)打點計時器的位置.(2)打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶.(3)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應立即關閉電源.(4)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個計數(shù)點到起始點O之間的距離).讀數(shù)時應估讀到_____的下一位.靠近毫米三、用打點計時器測量瞬時速度1.原理紙帶上某一位置的瞬時速度，可以粗略地由包含這一位置在內的一小段位移Δx內的平均速度表示，即根據(jù)v＝____，當Δt或Δx較小時，用這個_____

代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度.如圖1所示，E點的瞬時速度可用D、F兩點間的平均速度代表，即vE＝平均速度圖12.數(shù)據(jù)處理(1)測量：把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，以后的點分別標上A、B、C、D……，如圖2所示，依次測出各點到O點的距離，再算出OA、AB、BC……的距離x1、x2、x3…….圖2(2)計算：若打點計時器打點的周期為T，則A、B、C、D……各點的瞬時速度分別為：vA＝______、vB＝_______、vC＝______、vD＝_______…….(3)列表比較：把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運動速度的變化情況.位置ABCDEFGv/(m·s－1)

3.注意(1)為了減小實驗誤差，A、B、C、D……不一定是連續(xù)計時點，比如可以每隔四個點選一個點(稱為計數(shù)點)，此時兩個計數(shù)點間的時間間隔T＝

s.(2)計算計數(shù)點的瞬時速度時，Δx、Δt應取此計數(shù)點前、后兩個計數(shù)點之間的位移和時間，即v＝_________.0.1四、用圖象表示速度1.速度－時間圖象(v－t圖象)用橫軸表示

，縱軸表示

，建立直角坐標系.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到物體運動的v－t圖象.2.v－t圖象的意義v－t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，但它

(填“是”或“不是”)物體運動的軌跡.時間t速度v不是例如，圖3所示是某質點做直線運動的v－t圖象.圖3由v－t圖象可知在0～4s內速度隨時間不斷增大，表示質點做

運動；在4～8s內速度不隨時間變化，表示質點做勻速運動；在8～10s內速度隨時間不斷減小，表示質點做

運動.質點在t＝0時刻的速度為0.在5s末的速度大小為15m/s.加速減速題型演練解析電磁打點計時器和電火花計時器都是使用交流電源，故A錯；實驗時應當先接通電源，再拉動紙帶，故B錯誤；為了減小摩擦，拉動紙帶的方向應當與限位孔平行，故C錯誤；打點計時器不能長時間連續(xù)工作，故D正確.一、打點計時器的應用原理及操作例1使用打點計時器測量瞬時速度時應注意A.電火花計時器使用的電源是220V的交流電源，電磁打點計時器使用的是直流6V以下B.使用打點計時器時應先拉動紙帶，再接通電源C.使用打點計時器拉動紙帶時，拉動的方向可以不與兩限位孔平行D.打點計時器只能連續(xù)工作較短時間，打點之后要立即關閉電源答案解析√解析打點計時器每隔一定的時間打下一個點，因而點跡記錄了物體運動的時間，也記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內的位移；紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況，而不能反映物體的質量和形狀.例2當紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點跡，下列關于紙帶上點跡的說法中不正確的是A.點跡記錄了物體運動的時間B.點跡記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內的位移C.紙帶上點跡的分布情況反映了物體的質量和形狀D.紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況答案解析√二、瞬時速度的計算和速度圖象的畫法例3打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測量的情況如圖4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.(結果保留兩位小數(shù))答案解析圖40.350.420.35解析由題意知，相鄰兩點間的時間間隔為0.02s.A、C間的距離為14mm＝0.014m.A、C間對應的時間為0.02×2s＝0.04s.A、D間的距離為25mm＝0.025m.A、D間對應的時間為0.02×3s＝0.06sB點的瞬時速度更接近于A、C間的平均速度.例4某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點.相鄰計數(shù)點間的距離如圖5所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，電源頻率為50Hz.(本題計算結果均保留3位有效數(shù)字)答案解析圖5(1)在實驗中，使用打點計時器時應先_________再_________(填“釋放紙帶”或“接通電源”).接通電源釋放紙帶解析

在實驗中，使用打點計時器時應先接通電源，再釋放紙帶.(2)每兩個計數(shù)點間還有____個點沒有標出.答案解析4(3)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，每隔0.1s測一次速度，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表.答案解析

vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s)

0.6400.7210.4000.4790.560(4)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在圖6直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線.答案解析圖6答案見解析圖解析圖線如圖所示：達標檢測解析由打點計時器在紙帶上打下的點的間隔數(shù)可知任意兩點間的時間間隔，故不需要秒表，選項A錯誤；再利用刻度尺測出兩點間的距離就可進一步求出平均速度，故不需要速度計而要使用刻度尺，選項B正確，C錯誤；打點計時器要使用交流電源工作，選項D正確.1.(練習使用打點計時器)(多選)在“用打點計時器測速度”的實驗中，除重物(小車)、紙帶外，還需選用的儀器是A.秒表 B.刻度尺C.速度計 D.交流電源答案解析√1234567√解析

使用打點計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶，A正確，B錯誤；電火花計時器的工作電壓是220V交流電，C錯誤；每相鄰的兩個計時點間的時間間隔為0.02s，連續(xù)n個計時點間有n－1個時間間隔，故時間為(n－1)×0.02s，D正確.2.(練習使用打點計時器)(多選)在“用打點計時器測速度”的實驗中，若打點周期為0.02s，下列說法正確的是A.先接通電源，后拉動紙帶B.先拉動紙帶，后接通電源C.電火花計時器使用6V以下的交流電源D.連續(xù)n個計時點間的時間間隔為(n－1)×0.02s√答案解析1234567√3.(運動時間的計算)打點計時器所用的電源是50Hz的交流電，其相鄰點間的時間間隔為T，若紙帶上共打出N個點，這條紙帶上記錄的時間間隔為t，則下列各式正確的是A.T＝0.1s，t＝NT B.T＝0.05s，t＝(N－1)TC.T＝0.02s，t＝(N－1)T D.T＝0.02s，t＝NT√答案解析1234567解析電源頻率f＝50Hz，則相鄰點間的時間間隔

＝0.02s，紙帶上共打出N個點，則有N－1個時間間隔，即t＝(N－1)T，C正確.12344.(瞬時速度的計算)如圖7所示裝置可測出氣墊導軌上滑塊的速度.已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為0.60cm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.02s，則遮光條經(jīng)過光電門的平均速度大小為A.0.20m/s B.0.30m/sC.0.60m/s D.3.0m/s√答案567圖75.(實驗操作)在用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗中，某同學有如下操作步驟：A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，松開紙帶后再接通電源B.將打點計時器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪下面懸掛適當?shù)你^碼D.取下紙帶E.放手，使小車在平板上運動F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔其中錯誤的步驟是___，有遺漏內容的步驟是___，將以上步驟完善后以合理的順序排列為_________.答案解析1234567ADBFCAED解析

合理的步驟如下：B.將打點計時器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C.把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪下面懸掛適當?shù)你^碼A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，接通電源E.放手，使小車在平板上運動D.斷開電源，取下紙帶12345676.(瞬時速度的測量)用氣墊導軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度.如圖8所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為Δt1＝0.29s，通過第二個光電門的時間為Δt2＝0.11s，已知遮光板的寬度為3.0cm，則滑塊通過第一個光電門的速度為________，通過第二個光電門的速度為________.答案解析1234567圖80.10m/s

0.27m/s解析由于滑塊經(jīng)過光電門時遮光板的擋光時間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時