（通用）高考物理总复习 主题一 机械运动与物理模型 1.1.4实验：用打点计时器测速度课件 新人教

1.1.4实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度一、实验目的一、实验目的1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法了解打点计时器的结构、原理及使用方法2.学会用打点计时器测量物体的速度学会用打点计时器测量物体的速度3.能利用能利用vt图象分析实验数据，描述物体的运动。图象分析实验数据，描述物体的运动。二、实验原理二、实验原理1.两种打点计时器的比较两种打点计时器的比较电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器结构结构示意图示意图打点原理打点原理电磁作用下振针上下电磁作用下振针上下周期性振动打点周期性振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点盘到纸盘轴放电打点工作电压工作电压6 V以下交流电源以下交流电源220 V交流电源交流电源打点周期打点周期0.02 s0.02 s阻力来源阻力来源纸带与限位孔、复纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦与振针的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小的摩擦，比前者小功能功能功能相同，都是计时仪器功能相同，都是计时仪器2.测平均速度、瞬时速度的原理测平均速度、瞬时速度的原理三、实验器材三、实验器材电磁打点计时器电磁打点计时器(或电火花计时器或电火花计时器)、学生电源、学生电源(电火花计时电火花计时器使用器使用220 V交流电源交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。坐标纸等。 四、实验过程四、实验过程1.实验步骤实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。(2)把电磁打点计时器的两上接线柱接到把电磁打点计时器的两上接线柱接到6 V的低压交流电源上。的低压交流电源上。(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。动，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。(4)重复步骤重复步骤(2)、(3)，获得，获得35条纸带。条纸带。(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，舍去前面密集的点，选择一条点迹清晰便于分析的纸带，舍去前面密集的点，找一清晰的点作为第找一清晰的点作为第1个点，往后数个点，往后数n个点，个点，n个点之间的间隔个点之间的间隔数为数为(n1)，纸带从打第，纸带从打第1个点到打第个点到打第n个点的运动时间个点的运动时间t0.02(n1) s。(6)用刻度尺测量出第用刻度尺测量出第1个点到第个点到第n个点间的距离个点间的距离x。 2.数据处理数据处理 记录项记录项实验次数实验次数点数点数n点划分出点划分出的的间隔数间隔数n1运动运动时间时间t/s位移位移x/m平均速度平均速度v/(ms1)1 2 (2)用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度选取一条点迹清晰便于分析的纸带。选取一条点迹清晰便于分析的纸带。从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔个计数点间的时间间隔T50.02 s0.1 s。在纸带上用。在纸带上用O、A、B、C、D标出这些标出这些“计数点计数点”，如图所示。，如图所示。(3)用用vt图象描述物体的图象描述物体的运动运动以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。为横轴建立直角坐标系。根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。用平滑曲线把这些点连接起来，即得到用平滑曲线把这些点连接起来，即得到vt图象。图象。五、误差分析五、误差分析1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移减小误差，应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度。来求平均速度。2.测量计数点间的位移测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别的距离，再分别计算出各计数点间的距离。计算出各计数点间的距离。3.计数点间的时间计数点间的时间t搞错。几个计数点间的时间间隔为搞错。几个计数点间的时间间隔为t(n1)0.02 s。而非。而非tn0.02 s。4.作作vt图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。粗糙带来误差。 六、注意事项六、注意事项1.实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。2.使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。再拉动纸带。3.手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。4.使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。在复写纸下面。5.使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。距复写纸的高度。6.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。要点一实验原理和实验操作要点一实验原理和实验操作例例1 (2018徐州高一检测徐州高一检测)用打点计时器可测纸带运动的时间和用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压一端分别接在低压_(选填选填“交流交流”或或“直流直流”)电源电源的两个接线柱上。的两个接线柱上。解析解析A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B项中应项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D项中纸带上记录的时间项中纸带上记录的时间t(n1)0.02 s。合理的实验步骤。合理的实验步骤为为BAEDCF。答案答案交流限位孔复写纸交流限位孔复写纸(n1)0.02 sBAEDCF要点二纸带的处理要点二纸带的处理例例2 打点计时器所用交流电源的频率为打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，某次实验中得，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺进行测量，如图到一条纸带，用毫米刻度尺进行测量，如图1所示，则纸带在所示，则纸带在A、C间的平均速度为间的平均速度为_ m/s，在，在A、D间的平均速度为间的平均速度为_ m/s，B点的瞬时速度更接近于点的瞬时速度更接近于_ m/s。图图1答案答案0.350.420.35方法总结方法总结要点三数据的处理、要点三数据的处理、vt图象图象例例3 如图如图2所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6现在量得现在量得0、1间的距离间的距离x15.18 cm，1、2间的间的距离距离x24.40 cm，2、3间的距离间的距离x33.62 cm，3、4间的距离间的距离x42.78 cm，4、5间的距离间的距离x52.00 cm，5、6间的距离间的距离x61.22 cm(频率为频率为50 Hz)。图图2(1)根据上面记录，计算打点计时器在打根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速点时的速度度(保留两位小数保留两位小数)并填在下表中。并填在下表中。位置位置12345v/(ms1) (2)根据根据(1)中表格，在图中表格，在图3中画出小车的速度图象。中画出小车的速度图象。图图3将数值填入表格中将数值填入表格中位置位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(2)描点并连线得小车的速度时间图象。描点并连线得小车的速度时间图象。 答案答案见解析见解析1.(2018武汉高一检测武汉高一检测)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计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，不经计算，通过测量可时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是以从纸带上直接得到的物理量是()A.时间间隔时间间隔 B.位移位移C.平均速度平均速度 D.瞬时速度瞬时速度解析解析时间间隔通过数纸带上所打点的个数经过计算得出。时间间隔通过数纸带上所打点的个数经过计算得出。位移可以通过测量纸带上所打点之间的距离得出。而平均速位移可以通过测量纸带上所打点之间的距离得出。而平均速度或者瞬时速度都是依据实验数据通过计算得出。故选度或者瞬时速度都是依据实验数据通过计算得出。故选项项B正正确确。答案答案B2.(2018衡水高一检测衡水高一检测)关于打点计时器使用的说法正确的是关于打点计时器使用的说法正确的是()A.电磁打点计时器使用的是电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源以下的直流电源B.在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源电源C.使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D.电源的电压越高，打点的时间间隔就越小电源的电压越高，打点的时间间隔就越小答案答案C3.如图如图4所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。纸带。(1)已知打点计时器电源的频率为已知打点计时器电源的频率为50 Hz，则纸带上打相邻两，则纸带上打相邻两点的时间间隔为点的时间间隔为_。(2)A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出间有四个点没有画出。从图中读出A、B两点的间距两点的间距x_ cm；C点对应的速度是点对应的速度是_ m/s(计算结果保留计算结果保留三位有效数字三位有效数字)。图图4答案答案(1)0.02 s(2)0.630.670.100 4.某同学在某同学在“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共共7个测量点。其相邻两点间的距离如图个测量点。其相邻两点间的距离如图5所所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s。图图5(1)试根据纸带上各个测量点间的距离，每隔试根据纸带上各个测量点间的距离，每隔0.10 s测一次速度，测一次速度，计算出打下计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入表中个速度值填入表中(要求保留三位有效数字要求保留三位有效数字)。瞬时速度瞬时速度vBvCvDvEvF数值数值/(ms1) (2)以以A点为计时起点，将点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度各个时刻的瞬时速度标在如图标在如图6所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。变化的关系图线。图图6解析解析(1)用包括某点在内的一小段时间内的平均速度近似代表用包括某点在内的一小段时间内的平均速度近似代表该点的瞬时速度。各点对应的瞬时速度如表所示。该点的瞬时速度。各点对应的瞬时速度如表所示。瞬时速度瞬时速度vBvCvDvEvF数值数值/(ms1)0.4000.4790.5600.6400.703(2)以打以打A点的时刻为计时开始时刻，确定出各测量点对应的时点的时刻为计时开始时刻，确定出各测量点对应的时刻，在坐标系中描点、连线得出图象如图所示。刻，在坐标系中描点、连线得出图象如图所示。答案答案见解析见解析