物理人教版必修1學(xué)案 1.4.1《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》

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111 1.4.1實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 班級(jí)________姓名________學(xué)號(hào)_____ 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、原理和使用方法。 2. 知道兩種計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是由電源的頻率決定的。如果電源的頻率為50Hz，則每隔0．02s打一個(gè)點(diǎn)。 3． 會(huì)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況，掌握一些處理數(shù)據(jù)的基本方法。 學(xué)習(xí)重點(diǎn): 學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 主要內(nèi)容： 一、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用低壓交流的計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它的工作電壓是4～6V。電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔O．02s打一個(gè)點(diǎn)。 電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電時(shí)在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。使用時(shí)，墨粉紙盤(pán)套在低盤(pán)軸上，并夾在兩條紙帶之間。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開(kāi)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(pán)到接負(fù)極的紙盤(pán)軸產(chǎn)生火花放電。于是在運(yùn)動(dòng)的紙帶上就打出一列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔O．02s打一次點(diǎn)。 如果把紙帶跟運(yùn)動(dòng)的物體連接在一起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)既記錄了運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置，也記錄了相應(yīng)的時(shí)間。通過(guò)對(duì)紙帶上點(diǎn)子之間距離的研究，可以了解物體運(yùn)動(dòng)的情況。 二、注意事項(xiàng)： ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點(diǎn)，如遇到打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整一下振針距復(fù)寫(xiě)紙片的高度使之增大一點(diǎn)。 ②使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 ③釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。 ④使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤(pán)夾在兩紙帶之間，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶通過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫(xiě)紙下面。 三、對(duì)打上點(diǎn)的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，目的是研究紙帶或與紙帶相連的物體的運(yùn)動(dòng)況。設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)，那么紙帶上相鄰兩個(gè)點(diǎn)所表示的時(shí)間間隔就是T。如果數(shù)出紙帶上一系列點(diǎn)的總數(shù)為N，則打這些點(diǎn)所用的總時(shí)間為t=(N-1)T。如果測(cè)出這N個(gè)點(diǎn)之間的總距離s，則t時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為 如果紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此式計(jì)算出來(lái)的就是紙帶的運(yùn)動(dòng)速度。 課堂訓(xùn)練： 1．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_________(交流?直流?)電源的________儀器，它的工作電壓是________伏特。當(dāng)電源頻率是50赫茲時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)。 2．根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( ) A．時(shí)間間隔 B．位移 c．加速度 D．平均速度。 課后作業(yè)： 1．關(guān)于計(jì)數(shù)點(diǎn)的下列說(shuō)法中，哪些是正確的? ( ) A．用計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，既方便，又可減小誤差。 B．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)是相等的。 C．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離應(yīng)當(dāng)是相等的。 D．計(jì)數(shù)點(diǎn)是從計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)中選出來(lái)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間點(diǎn)痕的個(gè)數(shù)相等。 2．本實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔的下列說(shuō)法中正確的有 ( ) A．每隔四個(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0．10秒。 B．每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是O．08秒。 C．每隔五個(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0．08秒。 D．每隔五個(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0．10秒。 E．每五個(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0．08秒。 3．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針打點(diǎn)的周期，決定于： ( ) A．交流電壓的高低。 B．交流電的頻率。 C．永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱。 D．振針與復(fù)寫(xiě)紙的距離。 4．如圖所示的四條紙帶，是某同學(xué)練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的紙帶的右端后通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。從點(diǎn)痕的分布情況可以斷定：紙帶_______是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，紙帶_____是越走越快的，紙帶_______是先越走越快，后來(lái)又越走越慢。 5．若所用電源頻率是50赫，圖中D紙帶，從A點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器到B點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器，歷時(shí)________s，位移為_(kāi)_____米，這段時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度是______m／s。BC段的平均速度是______m／s，而AD段的平均速度是_______m／s。 閱讀材料：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理及使用 教材上用的是J0203型打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 其工作原理可用右圖說(shuō)明．當(dāng)線圈中通入 的交流電為正半周時(shí)，設(shè)電流方向如圖甲， 則線圈中被磁化的鋼制簧片左端為N極，永磁體的磁場(chǎng)就使簧片向下運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打 出一個(gè)點(diǎn)；當(dāng)交流電為負(fù)半周時(shí)，電流方向如圖乙，簧片左端變?yōu)閟極，永磁體的磁場(chǎng)就使簧 片向上運(yùn)動(dòng)．如此反復(fù)作用，簧片就振動(dòng)起來(lái)．制造時(shí)使簧片的固有頻率為50赫，等于交流 電的頻率，這樣簧片就發(fā)生共振，振動(dòng)頻率也是50赫，即周期為O．02秒，并且有較大的振幅。于是振針就每隔O．02秒向紙帶上打出一個(gè)清晰的點(diǎn)。 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用前應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，打點(diǎn)周期的等時(shí)性不好的要進(jìn)行調(diào)整，具體方法請(qǐng)參 閱后面的參考資料。振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)、雙點(diǎn)、等時(shí)性不良 等缺點(diǎn)，并對(duì)紙帶產(chǎn)生過(guò)大的摩擦阻力。紙帶在使用前要整平(可用熨斗熨)，以免造成打點(diǎn) 間隔變化或點(diǎn)子不清晰．每打完一條紙帶，要將圓形復(fù)寫(xiě)紙片的位置調(diào)整一下，以充分利用它 的不同部位，保證打點(diǎn)清晰。打點(diǎn)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的，每打完一條紙帶要及時(shí)切斷電源， 防止線圈過(guò)熱而損壞．在紙帶上測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)：不要用短尺一段一段她測(cè)量后相加．以免誤差積 累。打出的紙帶要貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，作為原始記錄。 111