人教版高中物理舉一反三-必修一1.3.2 實驗：測量紙帶的平均速度和瞬時速度（教師版）

1.3.2實驗：測量紙帶的平均速度和瞬時速度原卷版一、【了解計時器結(jié)構(gòu)】2、打點計時器的作用①測時間（直接測出電源頻率50Hz，每隔0.02s秒打一個點）。計時點：打點計時器實際打出的點，相鄰兩點間的時間間隔為計時點周期為T=0.02s計數(shù)點：每5個點，或每隔四個點，每五個間隔取一計數(shù)點，計數(shù)點周期T=0.1s②測位移（直尺直接測出，需要往下估讀一位）。3、實驗：練習使用打點計時器，通過研究紙帶，間接的反映物體運動情況：①打出的點越密，則運動越慢；越稀疏，則運動越快②若打出的點間距相等，則物體做勻速直線運動。4、實驗數(shù)據(jù)處理根據(jù)紙帶分析物體運動情況，并能計算平均速度在紙帶上相鄰兩點的時間間隔均為0.02s（電源頻率為50Hz），所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速度小，反之則速度大根據(jù)，求出任意兩點間的平均速度粗略計算瞬時速度某點E的瞬時速度可以粗略地由包含E點在內(nèi)的兩點間的平均速度來表示，例如分別用C、G兩點間或D、F兩點間的平均速度求E點的瞬時速度即或說明：如果取離E點越接近的兩點來求平均速度，這個平均速度越接近E點瞬時速度。一定注意周期是計時點還是計數(shù)點周期，計時點周期一定是0.02s，計數(shù)點周期看怎樣選取的計數(shù)點，若是每5個點選一計數(shù)點則周期為0.1s，要是每2個點選一計數(shù)點則周期為0.04s。測量紙帶的平均速度和瞬時速度舉一反三練習1．在“用打點計時器測速度”實驗中，下列說法正確的是（）A．電火花打點計時器使用6V以下交流電源B．電磁打點計時器使用6V以下交流電源C．紙帶上點跡密集的地方表明物體的速度較大D．紙帶上點跡密集的地方表明相鄰點間的時間較短【答案】B【詳解】AB．電火花計時器使用220V的交流電源，電磁打點計時器使用6V以下的交流電源，故A錯誤，B正確；CD．相鄰計時點的時間間隔相等，點跡密集的地方，相鄰計時點的距離小，所以物體運動的速度比較小，故CD錯誤。故選B。2．下列選項中是打點計時器打出的四條紙帶，其中表示物體做勻速直線運動的是（）A．B．C．D．【答案】B【詳解】勻速直線運動中，相等時間內(nèi)所通過的位移相等。打點計時器打出的點與點之間的時間都相同，只要點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速直線運動。故選B。3．下列關(guān)于電磁打點計時器和電火花打點計時器的有關(guān)說法不正確的是（）

A．圖甲表示電磁打點計時器，圖乙表示電火花打點計時器B．電磁打點計時器使用220V交流電，電火花打點計時器使用約8V的交流電C．兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣D．電火花打點計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力比較小【答案】B【詳解】A．圖甲表示電磁打點計時器，圖乙表示電火花打點計時器，故A正確；B．電磁打點計時器使用8V交流電，電火花打點計時器使用約220V的交流電，故B錯誤；C．兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣，故C正確；D．電火花打點計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力比較小，故D正確。本題選錯誤的，故選B。4．如圖所示為打點計時器打出的一條紙帶，從紙帶上看，產(chǎn)生的原因是（）

A．打點計時器接在直流電源上B．振針壓得過緊C．電源頻率不夠大D．電源電壓不穩(wěn)定【答案】B【詳解】A．打點計時器使用的是交流電源，若打點計時器接在直流電源上，打點計時器不打點，故A錯誤；B．打點針壓得過緊，振針和紙帶接觸時間過長，可能造成短線，B正確；C．電源頻率大小只會影響打點的時間間隔，不會影響點的形狀，不會造成短線，故C錯誤；D．點痕的輕重和電源電壓大小有關(guān)，電源電壓大小不會導致短線，故D錯誤。故選B。5．關(guān)于電火花打點計時器的使用，下列說法正確的是（）A．電火花打點計時器使用的是直流電源B．在測量物體速度時，先讓物體運動，接通電源C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D．紙帶上打的點越密，說明物體運動的越快【答案】C【詳解】A．電火花打點計時器使用的是220V的交流電源，故A錯誤；B．實驗過程應先接通電源，后釋放紙帶，否則在紙帶上留下的點很少，不利于數(shù)據(jù)的處理和減小誤差，故B錯誤；C．打點的時間間隔取決于交流電壓的頻率，電源頻率越高，打點的時間間隔就越短，故C正確；D．紙帶上打的點越密，說明相等的時間間隔位移越小，即物體運動的越慢，故D錯誤。故選C。6．下列關(guān)于誤差的說法中正確的是（）A．認真細致的測量可以避免誤差B．測量時未遵守操作規(guī)則會引起偶然誤差C．測量時的錯誤就是誤差太大D．測量中錯誤是可以避免的，而誤差也是可以避免的【答案】B【詳解】AD．誤差與測量的人、測量工具、測量環(huán)境有關(guān)，因此，任何測量中的誤差是不可避免的，只能努力減小誤差，不可能消除誤差，故AD錯誤；B．測量時未遵守操作規(guī)則產(chǎn)生的誤差是偶然誤差，故B正確；C．錯誤與誤差是兩個不同的概念，故C錯誤。故選B。7．接通電源讓紙帶（隨物體）開始運動，這兩個操作的時間關(guān)系應當是（）A．先接通電源，再釋放紙帶B．先釋放紙帶，再接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．不同的實驗要求不同【答案】A【詳解】使用打點計時器時，應先接通電源，然后釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開始運動，如果先釋放紙帶，再接通電源或釋放紙帶的同時接通電源，由于重物運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差；先接通電源，再釋放紙帶，可以使打點穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點。故選A。8．（多選）打點計時器打出的一段紙帶如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K是紙帶上打出的一組連續(xù)的點，0、1、2、3是每間隔三個點連續(xù)標出的4個計數(shù)點，下列說法正確的是（）

A．兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間為0.06sB．A、D兩點間的平均速度小于H、K兩點間的平均速度C．H點的瞬時速度可以用F、K兩點間的平均速度粗略表示D．G、I兩點間的平均速度可能比F、K兩點間的平均速度更接近H點的瞬時速度【答案】BCD【詳解】A．兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間為故A錯誤；B．由紙帶可知A、D兩點間的距離小于H、K兩點間的距離，且A、D兩點間的時間間隔等于H、K兩點間的時間間隔，則A、D兩點間的平均速度小于H、K兩點間的平均速度，故B正確；C．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于該時刻的瞬時速度可知，H點的瞬時速度可以用F、K兩點間的平均速度粗略表示，故C正確；D．因為當或較小時，求得的平均速度更接近某點的瞬時速度，所以G、I兩點間的平均速度可能比F、K兩點間的平均速度更接近H點的瞬時速度，故D正確。故選BCD。9．（多選）下列關(guān)于打點計時器的說法中，正確的是（）A．使用的交流電的頻率如果不是50Hz，打點計時器的打點周期依然是0.02sB．電火花計時器是利用火花放電的原理來工作的C．我國中學實驗室用的打點計時器直接接到實驗臺的插座上使用，這種打點計時器是電磁打點計時器D．從減小實驗誤差的角度考慮，選電火花計時器比電磁打點計時器好【答案】BD【詳解】A．打點計時器的周期等于頻率的倒數(shù)，使用交流電的頻率如果不是50Hz，則打點的周期不再是0.02s，故A錯誤；BD．電火花計時器利用的是火花放電的原理來工作的，使用時摩擦比電磁打點計時器小，有利于減小實驗誤差，故BD正確；C．我國使用的是220V交流電，故直接接到實驗臺的插座上使用的打點計時器是電火花計時器，選項C錯誤。故選BD。10．（多選）關(guān)于系統(tǒng)誤差下列說法正確的是（）A．系統(tǒng)誤差在測量時，數(shù)值有時偏大，有時可能偏小B．系統(tǒng)誤差可以是由測量的原理不完善或儀器原理上的缺陷而引起的C．系統(tǒng)誤差與人眼觀察的位置有關(guān)D．實驗中的系統(tǒng)誤差與實驗原理有關(guān)【答案】BD【詳解】偶然誤差在測量中，可能偏大，也可能偏小，具有隨機性，而系統(tǒng)誤差與實驗原理或測量工具的原理有關(guān)，測量時要么總是偏大，要么就總是偏小。故選BD。三、實驗題11．如圖所示是利用電火花打點計時器研究勻變速直線運動的實驗中的得到的一條紙帶，交流電的頻率是50Hz，舍去前面比較密集的點，從O點開始將每5個點取做1個計數(shù)點，量得，，那么：（1）圖中紙帶（填左或右）端與小車相連；（2）相鄰計數(shù)點間的時間間隔為s；（3）其中點1的瞬時速度大小等于m/s（取小數(shù)點后面兩位有效數(shù)字）。

【答案】左0.10.22【詳解】（1）[1]依據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，可知，圖中紙帶左端與小車相連；（2）[2]計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s；（3）[3]在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度，則1點的速度大小為12．（1）實驗室提供如圖甲、乙兩種打點計時器，某實驗小組決定使用電火花計時器，則應選用圖中的（選填“甲”或“乙”）計時器。

（2）接通打點計時器電源和讓紙帶開始運動，這兩個操作之間的時間順序關(guān)系是。A．先接通電源，后讓紙帶運動B．先讓紙帶運動，再接通電源C．讓紙帶運動的同時接通電源D．先讓紙帶運動或先接通電源都可以（3）一小車在重物牽引下拖著穿過打點計時器的紙帶沿平直軌道加速運動。如圖是打出的紙帶的一段，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出。已知打點計時器使用的交流電頻率為。

①圖中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔s；②計算在打下C點時小車的瞬時速度為m/s（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；③如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率稍有減小，頻率從變成了，而做實驗的同學并不知道，仍按照進行數(shù)據(jù)處理，那么速度的測量值與實際值相比（選填：“偏大”、“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮恳褹0.100.416偏大【詳解】（1）[1]圖中甲是電磁打點計時器，乙是電火花計時器。（2）[2]接通打點計時器電源和讓紙帶開始運動，這兩個操作之間的時間順序關(guān)系是先接通電源，后讓紙帶運動。故選A。（3）[3]已知打點計時器使用的交流電頻率為，相鄰兩計時點間的時間間隔為0.02s，又相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，故圖中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔。[4]打下C點時小車的瞬時速度為（4）[5]交變電流的頻率為40Hz時，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為與頻率為50Hz相比兩鄰兩計數(shù)點間的時間間隔較長，故速度的測量值與實際值相比偏大。13．如圖所示是電火花計時器的示意圖。電火花計時器和電磁打點計時器一樣，工作時使用（選填“交流”或“直流”）電源，當電源的頻率是時，每隔打一次點。其工作時的基本步驟如下：

A．當紙帶完全通過電火花計時器后，立即關(guān)閉電源B．將電火花計時器電源插頭插入相應的電源插座C．將紙帶從墨粉紙盤下面穿過電火花計時器D．接通開關(guān)，聽到放電聲，立即拖動紙帶運動上述步驟正確的順序是。（按順序填寫步驟編號）【答案】交流0.02CBDA【詳解】[1]電火花計時器使用的交流電流。[2]電源頻率為時，打點時間間隔為。[3]使用打點計時器的實驗步驟，要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行，即先安裝打點計時器，再安裝紙帶，先接通開關(guān)再拖動紙帶，打完后要立即關(guān)閉電源，故步驟正確的順序為CBDA。14．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打出的紙帶如圖所示，每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。點A對準刻度尺0刻線，從刻度尺上讀出B、C、D、E到A點的距離，其中AD兩點間距cm，用讀出的數(shù)據(jù)求打出C點時紙帶的速度大小為m/s（保留三位有效數(shù)字，打點計時器的工作頻率為50Hz）。

【答案】5.82/5.83/5.84/5.850.231/0.232/0.233【詳解】[1]AD兩點間距[2]相鄰兩點間的時間間隔T=0.1s，打出C點時紙帶的速度大小為15．某同學做“練習使用打點計時器”實驗時打出的紙帶如圖所示，每兩個計數(shù)點間還有四個計時點沒有畫出，圖中已標出相鄰兩計數(shù)點間的距離，打點計時器的電源頻率為50Hz。（1）打點計時器是一種使用（填“交流”或“直流”）電源的計時儀器。（2）相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為s。（3）從計數(shù)點0-6的平均速度是v=m/s，打第4個計數(shù)點時，紙帶的速度v4=m/s（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮拷涣?.11.001.20【詳解】（1）[1]打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器；（2）[2]打點計時器的電源頻率f為50Hz，則相鄰兩個計時點的時間間隔為每相鄰兩計數(shù)點之間還有四個計時點沒有畫出來，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間為T=5t=5×0.02s=0.1s（3）[3]計數(shù)點0-6的平均速度是[4]根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，則有16．（1）電磁打點計時器和電火花計時器都是使用（填直流或交流）電源的儀器，電火花