打点计时器测速度上课用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 运动的描述,4、实验：用打点计时器测速度,用打点计时器测速度,1,平均速度、平均速率、瞬时速度、瞬时速率的比较,匀速直线运动中，平均速度瞬时速度；瞬时速度是极短时间内的平均速度,联系,米,/,秒、千米,/,时，,1,米,/,秒,3.6,千米,/,时,单位,精确描述物体运动快慢、方向，,对应某一时刻,粗略描述运动快慢和方向，对应一段时间,意义,两者的大小总是相等,平均速度大小不等于平均速率（除单向直线运动）,大小,/,与运动方向相同,/,与位移方向相同,方向,标量,矢量,标量,矢量,标矢量,/,/,路程,/,时间,位移,/,时间,定义式,瞬时速度,的大小,某一时刻或,位置的速度,路程与所用,时间的比值,位移与所用,时间的比值,定义,瞬时速率,瞬时速度,平均速率,平均速度,2,【,例,】,下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是,(,),A,若物体在某段时间内每时刻的瞬时速度都等于零，则在这段时间内的平均速度一定等于零,B,若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零,C,匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度,D,变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度,AC.,3,一 两种打点计时器：,电磁打点计时器,电火花计时器,4,1电磁打点计时器：一种使用低压交流计时，在纸带上打点的仪器。,（1）,构造：线圈、永久磁铁、振片、振针、限位孔、复写纸、纸带等，如下图所示,5,（2）工作原理：,交流电4-6V,6,电磁打点计时器的工作原理：,电磁打点计时器是使用,交流电,的计时仪器，工作电压为,4-6V,当电源的频率为,50Hz,时，打点计时器每隔,0.02s,打一个点。,原理：,通电时线圈产生的交变磁场，使振动片磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中，由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的作用下，振动片将上下振动，,其振动周期与线圈中交流电的周期一致，即为0.02s。,如果纸带运动，振动片一端的指针就会在纸带上打出一系列的点。每点相间隔的时间为,0.02s。,7,想一想:,电磁打点计时器可以使用直流电吗？,答：不能。,拓展：电磁打点计时器为什么必须使用交流？,答：电磁打点计时器靠交流电方向的改变来改变电磁铁的磁极，从而使振动片上下振动的，且振动片的频率与交流电的频率一致，若使用直流电源，振动片将无法上下振动，无法打出点.,8,2电磁打点计时器的使用：,步骤：,（1）,）,固定计时器并穿纸带（注意纸带安放的位置）,：,把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。,（2）,接通电源,：,把打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源接线柱相连接。,（3）,启动电源，拉纸带，随后立即关电源,：,打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打下了许多小点，打完点后立即关闭电源。,（4）,取下纸带,：对纸带进行分析处理。,9,3 实验操作注意事项:,(1)电压要符合要求.,(2)实验前打点计时器要固定好,以免晃动.,(3)先接通电源,待打点稳定后,现释放纸带。,（4）复写纸放在纸带上面。,（5）打点计时器不能连续工作太长时间，打点后立即关闭电源。,（6）对纸进行测量时，不要分段测，正确做法是一次测量完。,10,3 纸带上点的先取：,（1）计时点：纸带上打的实际的点，每两点的时间间隔是0.02s。,0.02s,0.02s,11,（2）计数点：在纸带上选取的点。例如：第一个点标0，再隔4个点，第6个点标1，再隔4个点，第11个点标2,这里0，1， 2,就是所谓的计数点，相邻的两个计数点的时间间隔是0.1s，即相邻的两个计数点间有5个时间间隔。,0,1,2,3,0.1s,0.1s,0.1s,12,4 纸带点的处理：,（1）从,能够看清,的某个点开始，往后数出若干个点n,第一个点和最后一个点的间隔数为（n,1)个，则可计算出从第一个到第,n个点的运动时间,t=0.02(n1)s.,当n=18则有,t=0.02(n1)s=0.02（181）s=0.34s,13,（2）用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离,X并填入下表：,点数,n,点间隔数,n,1,运动时间,t,/s,位移,x,/,cm,平均速度,/(ms,1,),18,17,0.34,cm,8.32,0.24,x,14,纸带的处理,测平均速度,t,？,x,？,疏密与速度的关系,（1）需测量的量：,x,（2）关系式：,V,平均速度,=,X/,t t=,(n-1)T (T=0.02s),(3).如何测出平均速度？,15,t/S,x/cm,2,-4,0-2,3-4,2-3,1-2,0-1,区间,表,1,手拉纸带在几段时间中的位移和平均速度,),/(,1,-,s,cm,v,0,1,2,3,4,cm,1.10,1.70,2.28,2.85,2.80,5.10,0.08,0.08,0.08,0.16,0.16,13.75,21.25,28.50,0.08,35.63,17.50,31.86,例：,16,(5).如何测出,E,点,的瞬时速度？,D,F,D,F,D,F,原则：,准确性 可行性,测量原理：V=,X/t (t 0),17,0,1,2,3,x,0,x,1,x,2,x,3,cm,表,2 手拉纸带在几个时刻的瞬时速度,位置,0,1,2,3,t/s,v/cm/s,X/cm,0.35,0.04,0.69,0.04,0.04,0.04,0.95,1.30,8.75,17.25,23.75,32.50,18,二、电火花计时器,（1）构造：,（2）,工作特性,电压：220V,频率：50Hz,周期：0.02s,（3）,原理：,脉冲电流经 放电针、 墨粉纸盘放电,尖端放电,19,两种打点计时器比较：,电磁打点计时器,电火花计时器,电源性质,6V,以下交流电源,220V,交流电源,(,频率,50Hz),打点频率,打点时间间隔,0.02s,、频率,50Hz,打点时间间隔,0.02s,、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、限位盘的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦,纸带与限位孔、限位盘的摩擦,精确比较,电火花计时器比电磁打点计时器更精确,20,拓展：哪种打点计时器的误差小？,电磁打点计时器使用,阻力较大,：阻力包括振针和纸带之间的摩擦力以及限位孔和纸带之间的摩擦力。,而电火花打点计时器在使用过程中,阻力极小,，这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的，系统误差较小，同时电火花打点计时器操作简单，安全可靠,21,这节思考：,5.可能是选择的电压太低，可适当调高电压，但不要超过10V,1 振针打的点不清晰或则打不出点可能有哪些情况？该怎样调节？,1.可能是复写纸该更换新的了。,2.可能的振动片的振幅太小了，可以调节振动片的位置,22,2.问什么要先打开电源让打点计时器先工作1-2秒再松手打纸带？可不可以先松手，再打开打点计时器的电源？,答：打点计时器打开电源后要经过一个短暂的时间才能稳定工作，所以，应先打开电源让打点计时器工作1-2秒后才能松手打纸带，这样做可以减小误差,3打点计时器打完点后要及时关闭电源，这样做有什么好处？,答：因为打点计时器是按照间歇性工作设计的，长期工作会导致线圈发热而损坏,23,练习：,时间,位移,6 V,0.02 s,24,墨粉纸盘,220 V,0.02 s,桌子,墨粉纸盘,脉冲输出开关,纸带,关闭,25,3：,BC,26,4：,ABD,27,5：在使用电磁打点计时器以前应检查以下哪些方面的内容（ ）,A,所用电源是否符合要求,B,纸带是否平整,C,打点周期的等时性是否良好,D,复写纸安装是否正确,ABCD,28,6：关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是,(,),A,点迹均匀，说明纸带做匀速运动,B,点迹变稀，说明纸带做加速运动,C,点迹变密，说明纸带做加速运动,D,相邻两点间的时间间隔相等,ABD,29,7：,一个同学在使用电磁打点计时器做实验时纸带上没有留下任何痕迹，这可能是因为,(,),A,交变电流的电压不稳定,B,打点计时器接在直流电源上,C,振针与纸带的距离过大,D,振针压得过紧,BC,30,8：一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（ ）,A接在直流电源上 B电源电压不稳,C电源频率不稳 D打点针压得过紧,解析：,A接在直流电源上不会打点。A错。,B打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压有关。B错。,C频率不同打的点仍为圆点。故C错。,D打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出一些短线。D正确。,D,31,9打点计时器振针打点的周期，决定于：,( ),A,交流电压的高低。,B,交流电的频率。,C,永久磁铁的磁性强弱。,D,振针与复写纸的距离,。,B,32,11：,关于计数点的下列说法中，哪些是正确的,? ( ),A,用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差。,B,相邻计数点间的时间间隔应是相等的。,C,相邻计数点间的距离应当是相等的。,D,计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。,ABD,33,12：,如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔,0.02s,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，打,A,、,D,点时间内纸带的平均速度有多大？打,B,点时刻纸带的瞬时速度有多大？你能算出打,O,、,D,点时间内纸带的平均速度吗？为什么？,答案：（1）V,AD,=,231.25cm/s,（2）V,B,=,212.50cm/s,（3）不能不知时间,注意：,A D两点间的时间！, ,34,13：,下图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为,0.02s,，纸带旁边是一把最小刻度为,1mm,的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体：,(1),在,AC,这段时间内的平均速度；,(2),在,B,点的瞬时速度,答案：(1)AC段的平均速度：0.22m/s(2)B点的瞬时速度v,B,0.22m/s,35,14：,打点计时器所用电源的频率为,50Hz,，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带上,A,、,C,两点对应的时间为,_s,，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.,二者之间,B,点的瞬时速度更接近于,_m/s.,0.04,0.35,0.43,0.35,36,三：速度-时间图象（V-t图象）,V-t图象定义：描述V和t关系的图象,1图像特点：直观,2常用作图法,（1）描点作图,（2）据函数关系式作,3、作图步骤：,（1）建系,（2）描点,（3）作图,37,n,0,1,2,3,4,5,V m/s,0.05,0.1,0.2,0.3,0.28,0.28,0 1 2 3 4 5 6 7 8,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,t/10,-,1,s,v/(ms,-,1,),例：,38,1.,对轴的理解,请同学们认真思考,问题一：两轴的物理意义是什么？,问题二：可以描述曲线运动吗？,39,答案,1.,横轴表示时间，纵轴表示速度，,V-t,图象描述速度随时间变化的关系,2.,不可以，速度只有两个方向，只可以描述直线运动。,40,2.,对点的理解（交点和拐点）,v,t,t,1,v,1,图中的点的物理意义是什么？,在,v-t,图象中怎么反应速度的大小和方向,v,2,t,2,41,v,t,t,1,v,1,t,2,图中的拐点的物理意义是什么？,42,v,t,t,1,v,1,甲,乙,图中的交点的物理意义是什么？,43,3.对斜率的理解（表示加速度）,v,t,在,v-t,图象中用什么表示加速度？怎么判断大小和方向？,v,t,乙,甲,丙,甲,乙,丙,44,4.,对线的理解（区分静止，匀速直线运动，匀变速直线运动，变加速直线运动）,v,t,v,t,（,1,）,甲,乙,请同学们观察（,1,）（,2,）两幅图，回答物体做什么运动？,丙,甲,乙,（,2,）,丙,丁,45,习题,v,t,t,2,v,2,t,1,v,1,t,0,甲,乙,请同学们观察图象，能得到那些信息？,46,5.对面积的理解（表示位移）,v,/ms,-1,t,/s,2,6,4,10,8,3,4,5,6,0,2,1,甲,-2,-4,x,乙,X,甲,X,乙,特别提醒：,面积也有正负,面积为正值,表示位移的方向为正方向,面积为负值,表示位移的方向为负方向,.,o,47,习题,例,1.,一质点以一定初速度沿竖直方向抛出，得到它的速度一时间图像如图所示试求出它在前,2 s,内的位移，后,2 s,内的位移，前,4s,内的位移,48,5m,-5m,0m,答案：,答案,49,V-t图象的意义：非常直观的反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹。,1 匀速直线运动的V-t图象是与时间轴平行的直线，如图甲所示：,t/s,V/m,s,-1,8,4,0,a,b,Va=4m/s,Vb=8m/s,甲,V/m,s,-1,t/s,0,4,2,6,5,10,乙,从匀速直线运动的V-t图象中不仅可以看出速度的大小还可以求出位移，位移公式X=Vt，在V-t图象中的阴影部分的面积就是物体的位移大小。如图,乙,注意：在V-t图象中，图象所围成的阴影部分的面积就是物体运动的位移大小！,50,2变速直线运动的,V-t图象：,(1)V-t图象上速度增大的直线表示物体做加速运动，如图a所示；V-t图象上速度减小的直线表示物体做减速运动，如图b所示。,V,t,0,a,b,注意：倾斜程度的大小表示物体运动速度变化的快与慢！（即速度增加或减小的快慢）倾斜程度大表示速度变化快。,两图象相交不表示两物体相遇，只表示此是速度相等。,51,3,V-t图象中速度的方向：,（1）在t轴上方的图象表示物体沿正方向运动，在t轴下方的表示物体沿负方向运动。,t,0,V,t,1,t,2,a,b,c,a表示物体向正方向做加速直线运动,b表示物体在t,1,时刻以前做向负方向减速运动，t,1,时刻以后做正方向加速运动。t,1,时刻就是物体改变运动方向的时刻。,c表示物体在t,2,时刻以前做正方向减速运动，t,2,时刻以后做负方向加速运动。t,2,时刻就是物体改变方向的时刻。,52,想一想 做一做：,图3,53,A物体A做加速直线运动,B物体B做减速直线运动,C物体A的速度为正值，B的速,度为负值，所以A的加速度大于B,的加速度,D物体B的速度变化比A的速度变化快,2如图所示是A B两个物体做直线运动的速度图象，下列说法正确的是（ ）,AD,54,3 一物体做直线运动的图象如图所示，则物体（ ）,A先做加速运动，后做减速运动，速度方向相同,B先做加速运动，后做减速运动，速度方向相反,C先做减速运动，后做加速运动，速度方向相同,D先做减速运动，后做加速运动，速度方向相反,A,55,4 某物体的运动规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）,A物体在第1 s末运动方向发生变化,B第2 s内、第3 s内的速度方向是相同的,C物体在第2 s内返回出发点，向反方向运动,D在这7 s内物体的位置始终不会为负值,D,56,BC,57,6如图所示是一个物体运动的,v,t,图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的,(1),物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？,(2),运动的方向是否变化？,(3),速度的大小是否变化？怎样变化？,答案：,(1),具有一定的初速度,(2),变化,(3),变化先变大，再不变，再变小，最后反向变大,58,7,如图为某一物体运动的,v,t,图象，下列结论中正确的是,(,),A,O,到,A,的速度变化比,B,到,C,的速度变化慢,B,AB,平行于时间轴，则物体在,AB,这段时间内是静止的,C,O,到,A,的速度方向与,B,到,C,的速度方向相反,D,物体的位移越来越大,AD,59,8,一同学从家中出发，沿平直的马路以一定的速率走到邮局发信之后，沿原路以相同的速率返回设出发时方向为正方向，则下图中能描述该同学运动情况的,v,t,图象是,(,),B,60,9如图所示，甲，乙两图分别是某个运动质点的X-t图象和V-t图象，试说明在两图象中的OA AB CD DE各个阶段表示质点分别做什么运动？,甲图中：OA：从原点出发向正方向做匀直线运动，,AB：静止,BC：质点沿负方向做匀速直线运动又回到了出发点,CD段表示质点继续沿负方向做匀速直线运动，,DE段表示质点沿正方向做匀速直线运动，最终又回到了出发点,图乙中OA：质点做速加速直线运动；AB：质点做匀速直线运动；BC：质点仍向前运动，速度逐渐减小直至为零，是减速直线运动；CD：质点沿负方向做加速直线运动；DE：表示质点仍然沿负方向运动，速度逐渐减小，最终减为零是减速直线运动,61,实验误差分析,例1,某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图46所示，这可能是因为(),图46,A打点计时器错接在直流电源上,B电源的电压不稳,C电源的频率不稳,D振针压得过紧,D,62,例,3,图47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的速度与甲物体同向运动,C物体乙在最初3 s内的位移是10 m,D物体乙在最初3 s内的路程是10 m,BD,63,一、选择题,(本题共6小题，每小题5分，共30分，每题至少有一个选项是正确的),1在使用打点计时器时应(),A先接通电源，再使纸带运动,B先使纸带运动，再接通电源,C在使纸带运动的同时接通电源,D先使纸带运动或先接通电源都可以,A,64,2下列说法正确的是( ),A电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样,B电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样,C电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的,D电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s,ACD,65,3运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一列小点，打点计时器打下的点直接记录了( ),A物体运动的时间,B物体在不同时刻的位置,C物体在相同时间内的距离,D物体在不同时间内的位移,ABD,66,4打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是,T,，若纸带上共打出,N,个点，该纸带上记录的时间为,t,，则,(),A,T,0.1 s，,t,NT,B,T,0.05 s，,t,(,N,1),T,C,T,0.02 s，,t,(,N,1),T,D,T,0.02 s，,t,NT,C,67,5我国使用的交流电的频率是50 Hz，而美国使用的交流电的频率为60 Hz，同样的纸带实验，纸带长度、拉动纸带的速度完全相同，在我国和美国两地区所得到的纸带上被打点的个数(),A一样多B在美国多,C在我国多 D不能确定,B,68,6若一质点从t=0开始由原点出发，其v-t图象如图所示，则该质点(),A当,t,1 s时，离原点最远,B当,t,2 s时，离原点最远,C当,t,3 s时，回到原点,D当,t,4s时，回到原点,BD,69,二、填空题,(9分),7用接在50 Hz交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况某次实验中得到一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每5个打印点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、,量得,0与1两点间的距离,x,1,=30 mm,，,2与3两点间的距离,x,2,=48 mm，则小车在0与1两点间的平均速度为,v,1,=,m/s，在2与3两点间的平均速度,v,2,=,m/s.据此可判定小车做_运动,0.3,0.,48,加速,70,