人教版必修一《实验：用打点计时器测速度》学案

最新人教版必修一实验：用打点计时器测速度学案1.4 实验：用打点计时器测速度（学案）蓬私高一物理组2011/9/13班级姓名一、考点自学一、实验原理1 两种打点计时器 ( 电磁打点计时器和电火花计时器) 在接通 50Hz 的交流电源时 ,打点时间间隔都是 0.02 s.2当纸带跟运动物体连在一起时,打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置 ,纸带上各点之间的间隔就表示相应时间间隔中物体的位移,根据平均速度的xx定义式 v ,当 t很短时 ,可以认为等于 t 时刻的瞬时速度tt二、实验器材打点计时器 (电磁打点计时器或电火花计时器)、纸带、刻度尺、交流电源、导线等两种打点计时器的比较：电磁打点计时器电火花计时器电源种类6V 以下低压交流电源220 V 交流电源打点频率打点时间间隔 0.02 s、打点时间间隔 0.02 s、频率 50Hz频率 50Hz打点方式振针通过复写纸在纸带上打点火花放电使墨粉在纸带上成点阻力来源纸带与限位孔的摩擦；纸带与限位孔的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦摩擦阻力比电磁打点计时器小电火花计时器比电磁打点计时器更精确,实验误差小。三、实验步骤1把电磁打点计时器固定在桌子上, 让纸带穿过限位孔, 压在复写纸的下面2把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接3打开电源开关, 用手水平地拉动纸带使它在水平方向上运动, 纸带上就打下了一系列点4关闭电源 , 取下纸带 , 从能看得清的某个点数起, 数一数纸带上共有多少个点, 如果共有 n 个点 , 那么点的间隔数为n 1 个 , 纸带的运动时间t 0.02(n 1) s.5用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离x.6利用公式v x, 计算出纸带在这段时间内的平均速度t7从几条纸带中选择一条比较理想的纸带, 舍掉开始一些比较密集的点, 在后面便于测量的地方找一个开始点 , 以后依次每五个点取一个计数点 , 并标明 A、 B、 C、D , 如图所示 , 测出 O到 A、 A 到 B、 B 到 C之间的距离 x1、 x2、 x3.四、数据处理1表格法T,则 A 、B 、 C、 D各点的瞬时速度分别为：打点计时器打点的周期为x1 x2x2 x3x3 x4x4 x5vA 、 vB、 vC2T,vD2T2T2T把数据填入下表,根据数据判断纸带是否做匀速运动。1 / 5位置编号123456(Xn +Xn+1)/mv/(m/s)2 图象法(1)图象的描绘：以速度v 为纵轴、时间t 为横轴 ,在方格纸上建立直角坐标系根据测得的速度值在坐标系中描点 ,然后用平滑的曲线将这些点连接起来 ,就得到了一条能够描述纸带运动的速度 v 与时间 t 关系的图象称为速度 时间图象 ,简称速度图象 ,即 v-t 图象(2)v-t 图象的意义v-t 图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况,它并不是物体运动的轨迹(3)v-t 图象中反映的物理量任一时刻瞬时速度的大小。速度的方向。速度为正,表示物体沿规定的正方向运动,速度为负 ,表示物体沿规定的正方向的反方向运动从 v-t图象上可以直观的看出速度随时间的变化情况匀速直线运动的图象是一条平行于t 轴的直线五、注意事项和误差分析（略）二、典例分析：题型一、打点计时器的原理及使用例 1、电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器,它的工作电压为_,当电源频率为50 Hz 时,它每隔 _s 打一次点使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过_,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的_面；应把 _电源用导线接在接线柱上；打点时应先_,再让纸带运动题型二、纸带的测量、分析和计算例 2、 如图所示为某次实验时打出的纸带,打点计时器每隔0.02 s 打一个点 ,图中 O 点为第一个点 ,A 、B 、C、 D 为每隔一点选定的计数点根据图中标出的数据,纸带上A 、 C 两点对应的时间为 _s,纸带在A 、 D 间的平均速度为_cm/s, 打 B 点时纸带的瞬时速度为_cm/s,你能求出打O、 D 点时间内纸带的平均速度吗？为什么？答：_.变式练习： 打点计时器所用电源的频率为 50 Hz,某次实验中得到的一条纸带 ,用毫米刻度尺测量情况如图 145 所示 ,纸带在 A 、C 间的平均速度为 _m/s, 在 A 、 D 间的平均速度为 _m/s,B 点的瞬时速度更接近于 _m/s.题型三、利用v 一 t 图象判断物体的运动例 3、 图是甲、乙两物体运动的速度图象,下列说法正确的是()A 物体甲处于静止状态B物体乙刚开始时以5 m/s 的初速度与甲物体同向运动C物体甲在最初3 s 内的位移为30 mD物体乙的运动方向在1 s 时发生变化变式练习 ：某物体的vt 图象如右图所示,则该物体 ()2 / 5A做往复运动B做匀速直线运动C朝某一方向做直线运动D以上说法均不正确三、堂堂清练习：1 当纸带与运动物体连接时,打点计时器接通频率恒定的电源, 在纸带上打出一系列点迹下列关于纸带上点迹的说法中,正确的是 ()A 点迹越密集 ,说明物体运动越快B点迹越密集 ,说明物体运动越慢C点迹越密集 ,说明振针打点越快D点迹越密集 ,说明振针打点越慢2一同学做实验时 ,发现纸带上打出的不是圆点,而是一些短线 ,这可能是 ()A 交流电压不稳定B 打点计时器接在直流电源上C电源频率不稳定D 振针压得过紧3质点做匀速直线运动,从 O点经时间t1 到达 A 点 ,如图所示的图象中 ,能正确表示该质点运动图象的是 ()四、日日清练习1接通电源与让纸带随物体运动,这两个操作的先后次序应当是()A 先接通电源 ,后释放纸带B 先释放纸带 ,后接通电源C释放纸带的同时接通电源D先释放纸带或先接通电源都可以2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,我们不用公式计算可以从纸带上直接得到的物理量是（）A. 时间间隔B.位移C.瞬时速度D.平均速度3利用打点计时器打出的纸带()A 能准确地求出某点的瞬时速度B 能粗略地求出某点的瞬时速度C能准确地求出某段时间内的平均速度D可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度4. 在一次实验中, 某同学不知道所使用的交流电源的实际频率已超过50 Hz, 那么 , 他计算出来的瞬时速度值与真实值相比()A.偏大B.偏小C.相等D.不能确定5一枚小火箭由地面竖直向上发射时的速度 时间图象如图所示,则火箭上升到最高点位置时对应图中的()A O 点B A 点CB 点D C 点6使用电火花打点计时器分析物体运动情况的实验中：(1)在如下基本步骤中,正确的排列顺序为_A 把电火花打点计时器固定在桌子上B 安放纸带C松开纸带让物体带着纸带运动D 接通 220 V 交流电源E按下脉冲输出开关,进行打点(2) 在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在_上 ,还要检查 _是否夹在纸带之间7 当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹下列关于纸带上点迹的说法3 / 5中正确的是 ()A 点迹记录了物体运动的时间B点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况8在研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中,纸带的记录如图所示,图中前几个点模糊 ,因此从 A 点开始每隔4 个点取一个计数点,试根据纸带求解以下问题：(1)纸带的哪一端与物体相连？(2)相邻计数点间的时间间隔是多少？(3)BD 段对应的平均速度是多大？(4)打 C 点的瞬时速度大小？9如图所示 ,是一条利用打点计时器打出的纸带,0、 1、 2、 3、 4、5、 6 是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0 的距离如图所示(1)求出 1、 2、 3、 4、5 各计数点的瞬时速度；(2) 画出速度 时间图 ( 必须用铅笔、直尺作图 ) 1.4 实验：用打点计时器测速度（学案）答案例 1、交流 、 6V 以下 、 0.02s 、限位孔 、上 、低压交流 、接通电源例 2 、 0.08 、 231.25 、 212.50 、不能变式练习 、 0.35、 0.42 、 0.35例 3 、 BC变式练习 、 C堂堂清1、 B 2 、D 3、 BC4 / 5日日清1、 A 2 、AB 3 、 BC 4、 B 5、 D6、 ABDEC 、纸盘轴、墨粉纸盘7、 ABD8、答案： (1)左端 (2)0.1 s (3)1.861 m/s (4)1.861 m/s9 、（ 1） v10.20 m/s,v 2 0.40 m/s,v 3 0.61 m/s,v4 0.69 m/s,v5 0.70 m/s.(2)以 O 点为坐标原点建立直角坐标系横坐标表示时间,纵坐标表示速度根据上面计算出的结果在直角坐标系中描点,然后连线得到速度时间图象如图所示5 / 5