高中物理1.4《實驗：用打點計時器測速度》學案（人教版必修1）

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第一章 運動的描述 1.4實驗：用打點計時器測速度（學案） 班級 姓名 一、考點自學 一、實驗原理 1．兩種打點計時器(電磁打點計時器和電火花計時器)在接通50 Hz的交流電源時，打點時間間隔都是0.02 s. 2．當紙帶跟運動物體連在一起時，打點計時器打在紙帶上的點就相應地表示出物體在不同時刻的位置，紙帶上各點之間的間隔就表示相應時間間隔中物體的位移，根據(jù)平均速度的定義式＝，當Δt很短時，可以認為等于t時刻的瞬時速度． 二、實驗器材 打點計時器(電磁打點計時器或電火花計時器)、紙帶、刻度尺、交流電源、導線等． 兩種打點計時器的比較： 電磁打點計時器 電火花計時器 電源種類 6V以下低壓交流電源 220 V交流電源 打點頻率 打點時間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點時間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點方式 振針通過復寫紙在紙帶上打點 火花放電使墨粉在紙帶上成點 阻力來源 紙帶與限位孔的摩擦； 振針與紙帶打點接觸時的摩擦 紙帶與限位孔的摩擦； 摩擦阻力比電磁打點計時器小 電火花計時器比電磁打點計時器更精確，實驗誤差小。 三、實驗步驟 1．把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙的下面． 2．把電磁打點計時器的兩個接線柱用導線分別與電源的接線柱相連接． 3．打開電源開關，用手水平地拉動紙帶使它在水平方向上運動，紙帶上就打下了一系列點． 4．關閉電源，取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點，如果共有n個點，那么點的間隔數(shù)為n－1個，紙帶的運動時間Δt＝0.02(n－1) s. 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＝，計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度． 7．從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在后面便于測量的地方找一個開始點,以后依次每五個點取一個計數(shù)點,并標明A、B、C、D…，如圖所示，測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3…. 四、數(shù)據(jù)處理 1．表格法 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＝… 把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運動。 位置編號 1 2 3 4 5 6 (Xn+Xn+1)/m v/(m/s) 2．圖象法 (1)圖象的描繪：以速度v為縱軸、時間t為橫軸，在方格紙上建立直角坐標系．根據(jù)測得的速度值在坐標系中描點，然后用平滑的曲線將這些點連接起來，就得到了一條能夠描述紙帶運動的速度v與時間t關系的圖象．稱為速度—時間圖象，簡稱速度圖象，即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，它并不是物體運動的軌跡． (3)v-t圖象中反映的物理量 ①任一時刻瞬時速度的大小。 ②速度的方向。速度為正，表示物體沿規(guī)定的正方向運動， 速度為負，表示物體沿規(guī)定的正方向的反方向運動． ③從v-t圖象上可以直觀的看出速度隨時間的變化情況 ④勻速直線運動的圖象是一條平行于t軸的直線 五、注意事項和誤差分析（略） 二、典例分析： 題型一、打點計時器的原理及使用 例1、電磁打點計時器是一種使用___________電源的計時儀器，它的工作電壓為________，當電源頻率為50 Hz時，它每隔________s打一次點．使用電磁打點計時器時，應將紙帶穿過______，復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的________面；應把__________電源用導線接在接線柱上；打點時應先________，再讓紙帶運動． 題型二、紙帶的測量、分析和計算 例2、 如圖所示為某次實驗時打出的紙帶，打點計時器每隔0.02 s打一個點，圖中O點為第一個點，A、B、C、D為每隔一點選定的計數(shù)點．根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù)，紙帶上A、C兩點對應的時間為______s，紙帶在A、D間的平均速度為______cm/s，打B點時紙帶的瞬時速度為______cm/s，你能求出打O、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？答：____ ______ _____. 變式練習：打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖145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. 題型三、利用v一t圖象判斷物體的運動 例3、 圖是甲、乙兩物體運動的速度圖象，下列說法正確的是(　 　) A．物體甲處于靜止狀態(tài) B．物體乙剛開始時以5 m/s的初速度與甲物體同向運動 C．物體甲在最初3 s內(nèi)的位移為30 m D．物體乙的運動方向在1 s時發(fā)生變化 變式練習：某物體的vt圖象如右圖所示，則該物體(　 　) A．做往復運動 B．做勻速直線運動 C．朝某一方向做直線運動 D．以上說法均不正確 三、堂堂清練習： 1．當紙帶與運動物體連接時，打點計時器接通頻率恒定的電源，在紙帶上打出一系列點跡．下列關于紙帶上點跡的說法中，正確的是(　 　) A．點跡越密集，說明物體運動越快 B．點跡越密集，說明物體運動越慢 C．點跡越密集，說明振針打點越快 D．點跡越密集，說明振針打點越慢 2．一同學做實驗時，發(fā)現(xiàn)紙帶上打出的不是圓點，而是一些短線，這可能是(　 　) A．交流電壓不穩(wěn)定 B．打點計時器接在直流電源上 C．電源頻率不穩(wěn)定 D．振針壓得過緊 3．質(zhì)點做勻速直線運動，從O點經(jīng)時間t1到達A點，如圖所示的圖象中，能正確表示該質(zhì)點運動圖象的是(　 　) 四、日日清練習 1．接通電源與讓紙帶隨物體運動，這兩個操作的先后次序應當是(　 　) A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶的同時接通電源 D．先釋放紙帶或先接通電源都可以 2.電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們不用公式計算可以從紙帶上直接得到的物理量是（ ） A.時間間隔 B.位移 C.瞬時速度 D.平均速度 3．利用打點計時器打出的紙帶(　 　) A．能準確地求出某點的瞬時速度 B．能粗略地求出某點的瞬時速度 C．能準確地求出某段時間內(nèi)的平均速度 D．可以任意地利用某段時間內(nèi)的平均速度代表某點的瞬時速度 4.在一次實驗中,某同學不知道所使用的交流電源的實際頻率已超過50 Hz,那么,他計算出來的瞬時速度值與真實值相比 ( ) A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定 5．一枚小火箭由地面豎直向上發(fā)射時的速度—時間圖象如圖所示，則火箭上升到最高點位置時對應圖中的(　 　) A．O點 B．A點 C．B點 D．C點 6．使用電火花打點計時器分析物體運動情況的實驗中： (1)在如下基本步驟中，正確的排列順序為________． A．把電火花打點計時器固定在桌子上 B．安放紙帶 C．松開紙帶讓物體帶著紙帶運動 D．接通220 V交流電源 E．按下脈沖輸出開關，進行打點 (2)在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在________上，還要檢查________是否夾在紙帶之間． 7．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(nèi)的位移 C．紙帶上點跡的分布情況反映了物體的質(zhì)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 8．在研究物體做初速度為零的直線運動的某次實驗中，紙帶的記錄如圖所示，圖中前幾個點模糊，因此從A點開始每隔4個點取一個計數(shù)點，試根據(jù)紙帶求解以下問題： (1)紙帶的哪一端與物體相連？ (2)相鄰計數(shù)點間的時間間隔是多少？ (3)BD段對應的平均速度是多大？ (4)打C點的瞬時速度大小？ 9．如圖所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示． (1)求出1、2、3、4、5各計數(shù)點的瞬時速度； (2)畫出速度—時間圖．(必須用鉛筆、直尺作圖) 1.4實驗：用打點計時器測速度（學案）答案 例1、交流 、6V以下 、0.02s 、限位孔 、上 、低壓交流 、接通電源 例2 、0.08 、231.25 、 212.50 、不能 變式練習 、0.35 、0.42 、0.35 例3 、BC 變式練習 、C 堂堂清 1、B 2、D 3、BC 日日清 1、A 2、AB 3、BC 4、B 5、D 6、ABDEC 、紙盤軸 、墨粉紙盤 7 、ABD 8 、答案：(1)左端　(2)0.1 s　(3)1.861 m/s　(4)1.861 m/s 9 、（1） v1＝0.20 m/s， v2＝0.40 m/s， v3＝0.61 m/s， v4＝0.69 m/s， v5＝0.70 m/s. (2) 以O點為坐標原點建立直角坐標系．橫坐標表示時間，縱坐標表示速度．根據(jù)上面計算出的結果在直角坐標系中描點，然后連線得到速度—時間圖象如圖所示． 高考學習網(wǎng)－中國最大高考學習網(wǎng)站Gkxx.com | 我們負責傳遞知識！