2018高中物理 第一章 运动的描述 1.4 实验：用打点计时器测速度学案 教科版必修1.doc

实验：用打点计时器测速度一、考点突破：此部分内容在中考物理中的要求如下：知识点考纲要求题型说明1. 打点计时器的使用2. 实验：用打点计时器测速度1. 了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能2. 学会使用打点计时器，初步学会从纸带上获取时间和位移等实验数据信息，并进行处理3. 能根据纸带上的点痕计算纸带的平均速度实验题打点计时器是高中物理实验中经常用到的一种计时仪器，是高频中的考点，如：可以做匀速直线运动，匀加速运动，牛顿第二定律，自由落体运动，动能定理，机械能守恒定律等多个实验二、重难点提示：重点：打点计时器的使用方法及利用纸带数据求平均速度。难点：对纸带上记录的原始数据进行处理。一、打点计时器1. 电磁打点计时器（1）电磁打点计时器是一种计时仪器。它使用交流电源，工作电压在6V以下。当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点。（2）电磁打点计时器的构造及工作原理思考1：电磁打点计时器使用低压交流电源工作，想一想，能不能使用直流电源，为什么？2. 电火花计时器（1）电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点痕的一种计时仪器，需接220V交流电源，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。（2）下图为电火花计时器的构造图。A. 纸带 B. 墨粉纸盘 C. 纸盘轴 D. 放电针 E. 电源插头 F. 接线柱（3）电火花计时器是如何工作的？使用电火花计时器时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生电火花，于是在运动的纸带上就打出一系列点。思考2：从原理上考虑：电火花计时器与电磁打点计时器相比，哪个更好、误差更小？电火花打点计时器比电磁打点计时器的误差小。原因是：电火花打点计时器所受的阻力远远小于电磁打点计时器。二、练习使用打点计时器测速度：1. 实验器材：电磁打点计时器（或电火花打点计时器）；纸带；复写纸片；两根导线；交流电源；刻度尺。2. 实验步骤：（1）把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并且压在纸带上面。（2）在打点计时器的两个接线柱上分别接上导线，两根导线的另外一端分别接到低压交流电源（46V）的两个接线柱上。（3）打开电源开关，用手水平地牵拉纸带，纸带被打上了许多小点。（4）取下纸带，从能看得清的点数起，每5个计时点选一个计数点，如果有N个计数点，那么，点痕的间隔数为N1个，用t0.1（N1）计算，这段纸带记录的时间是多长。（5）用刻度尺测量一下，从开始计时的点起到最后一个点的距离s是多少。（6）利用公式计算纸带运动的平均速度。（7）在纸带上标出连续6个计数点，分别标上记号0，1，2，3，4，5。相邻的两个点间的距离为，各有多长，看看它们是否相等。若，则拉动的纸带做的是匀速直线运动；若不相等，则做变速直线运动。3. 如何作vt图象？（1）画出纵横坐标。（2）选择合适的单位。（3）确定合适的最小分度。（4）对照表格在坐标纸上描出点。（5）用一条平滑的曲线来“拟合”描出的各点。4. 注意事项：（1）使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；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。（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，再释放纸带。（3）释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。（4）对打上点的纸带进行数据处理，目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动情况，设打点计时器打点的时间间隔为T，那么纸带上相邻两个点所表示的时间间隔就是T。如果数出纸带上一系列点的总数为N，则打这些点所用的总时间为，如果测出这N个点之间的总距离s，则时间内纸带运动的平均速度为。如果纸带做匀速直线运动，此式计算出来的就是纸带的运动速度。三、误差1. 偶然误差是指由人为因素造成的，用多次测量的方法可以减小偶然误差。系统误差是由实验原理不完善、仪器不精确等因素造成的，特点是多次重复测量的结果总是大于或小于真实值，呈现单一倾向。2. 相对误差。3. 有效数字是指带有一位存疑数字的近似数字。 例题1 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列说法正确的是（ ）A. 点痕记录了物体运动的时间B. 点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C. 点在纸带上的分布情况，反映了物体的形状D. 点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况思路分析：打点计时器是记录时间和位置的仪器，每隔相同的时间打一次点，故相邻点的间隔的变化，反映了物体速度的变化。故A、B、D正确。答案：ABD例题2 下图是某同学用打点计时器（电源频率为50Hz）研究某物体运动规律时得到的一段纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度为 m/s，BC段的平均速度为 m/s，而AD段的平均速度是 m/s。思路分析：由频率可以得到打点周期，T0.02s，tAB0.04s；由图中数据，可得SAB2.8102；同理可得：；答案：0.04s；2.8102；0.7；1.1；0.76 点拨：平均速度的值与在哪段时间或在哪段位移上计算有关，要注意单位换算，有时单位标在纸带图上，同时要注意图中给出的是计时点还是计数点，相邻计数点的间隔是多少。【知识脉络】【思考】1. 怎样得到瞬时速度？2. 打点计时器能否使用直流电源？3. 若电源的频率是60Hz，打点周期还是0.02s吗？【易错指津】时间间隔的计算：每5个点选一个计数点时间间隔是0.1s，每隔4个点选一个计数点时间间隔也是0.1s，那么5个点的时间间隔是0.08s？运动小车拉动的纸带通过打点计时器后，在纸带上留下的点痕中有5个连续清晰的点，测出5个点间的距离为20cm，则（ ）A. 小车运动的平均速度为2.00m/sB. 小车运动的平均速度为2.50m/sC. 小车运动的平均速度为200m/sD. 小车运动的平均速度为250m/s错解：AC错因：时间间隔算错，没有进行单位换算。思路分析：答案：B