2019-2020年高中物理专题1.4实验用打点计时器测速度讲基础版含解析新人教版必修.doc

2019-2020年高中物理专题1.4实验用打点计时器测速度讲基础版含解析新人教版必修知识点一、电磁打点计时器（1）原理接通交流电源后，在线圈和永久磁铁有作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点（2）构造（3）工作电压：交流6V以下知识点二、电火花计时器（1）构造：（2）原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发动的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹（3）工作电压：220V两种打点计时器的比较打点计时器的作用知识点三、练习使用打点计时器1、操作步骤（1）固定计时器（2）穿纸带（3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源2、纸带的简单处理 测平均速度（1）需测量的量：位移（两点间的距离）、时间（两个点之间的点迹的个数）（2）关系式：3、测瞬时速度实验步骤1了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上2把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面3接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源4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，则用t0.02(n1)s计算出纸带的运动时间t.5用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离x，利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度把测量和计算的结果填入表中数据处理1用打点计时器测量瞬时速度(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带(2)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T50.02 s0.1 s在纸带上用O、A、B、C、D标出这些“计数点”，如图所示依次测出OA、AB、BC、CD之间的距离x1、x2、x3、x4(3)A、B、C、D各点的瞬时速度分别为：vA、vB、vC、vD误差分析1利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会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x来求平均速度2若采用分段测量计数点间的位移x，会使测量误差增大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O的距离，再分别计算出各计数点间的距离注意事项1如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n1)个，它们的时间间隔为(n1)0.02 s.2使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带3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，压在复写纸下面知识点四、用图像表示速度1、图像特点：直观2、常用作图法（1）描点作图（2）据函数关系式作图3、作图步骤（1）建系 （2）描点 （3）作图4、速度时间图像（v-t graph）拓展：其它常用测速度的方法除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：1借助传感器用计算机测速度图是一种运动传感器的原理，这个系统由A、B两个小盒子组成，将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高。小车上A盒发射器对着接收器B，并处在同一直线上。将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系。将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化。根据小车的两个位置变化可求得x，两位置的相间差为t，则小车速度v。2利用光电门测瞬时速度实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电门的时间。根据遮光板的宽度x和测出的时间t，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度()。由于遮光板的宽度x很小，可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。3利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s，这样便记录了物体运动的时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度的方法，两者都是一样的。【典型例题】【例题1】 打点计时器在纸带上的点迹，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物体在不同时间内的位移D物体在不同时刻的速度【答案】AB【针对练习1】 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【答案】ABD 【解析】打点计时器的振针打点的频率一定(50 Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密 【例题2】一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米(1)计算06点之间的平均速度；(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？思路点拨平均速度可由v求出，求瞬时速度时，应当取包含该点的尽可能短的时间间隔，由平均速度代替瞬时速度【答案】(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s【解析】(1)0到6点间的平均速度为：v102 m/s0.676 m/s0.68 m/s(2)当打点计时器打第4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于35点间的平均速度，则v4102 m/s0.834 m/s0.83 m/s【针对练习2】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的距离如图所示求出各计数点的瞬时速度并画出速度时间图象【例题3】在节假日期间，你可能到公园或游乐场玩过蹦如图3所示，是一名同学某次从蹦床跳起后的vt图象，已知t22t1，结合你的体会和经历，分析下列问题：(1)他的速度大小是如何变化的？(2)哪段时间是上升的，哪段时间是下降的？(3)从图象中可以看出，是选上升过程的速度方向为正方向，还是选下降过程的速度方向为正方向？(4)他在t2时刻回到蹦床上了吗？【解析】(1)在0t1时间内速度由v0逐渐减小到零，在t1t2时间内速度由零增大到v0.(2)速度由初速度v0减小到零的过程是上升过程，所对应的时间为0t1；速度由零增大到v0的过程是下降过程，所对应的时间为t1t2.(3)从图象中可以看出，上升过程速度为正，下降过程速度为负，因此，是选定上升过程的速度方向为正方向(4)由于上升过程与下降过程是对称的，故t2时刻刚好回落到蹦床上【针对练习3】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： （ ）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的加速度为正值，B的加速度为负值，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【答案】 AD