2019_20學(xué)年高中物理第一章運(yùn)動(dòng)的描述4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度課件新人教版必修.pptx

4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度,第一章 運(yùn)動(dòng)的描述,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,1.了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會(huì)安裝和使用. 2.掌握測(cè)瞬時(shí)速度的方法，會(huì)用打出的紙帶求瞬時(shí)速度,科學(xué)探究：,1.會(huì)用平均速度代替瞬時(shí)速度. 2.會(huì)建立坐標(biāo)系、描點(diǎn)連線，會(huì)用圖象表示速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,科學(xué)思維：,自主預(yù)習(xí),01,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其原理,一,220,交流,交流,6V,1.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶. (2)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到 電源上(電源頻率為50 Hz，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接 V以下低壓 電，電火花計(jì)時(shí)器接 V 電). (3)先接通電源開關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源. (4)取下紙帶，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為 個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t( )0.02 s. (5)用刻度尺測(cè)量出從 的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離x. (6)利用公式v 計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.,練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,二,6,交流,交流,220,交流,n1,n1,開始計(jì)數(shù),2.注意事項(xiàng) (1)打點(diǎn)前，應(yīng)使物體停在 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置. (2)打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶. (3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長(zhǎng)時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源. (4)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離).,靠近,1.原理 紙帶上某一位置的瞬時(shí)速度，可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移x內(nèi)的平 均速度表示，即根據(jù)v ，當(dāng)t或x較小時(shí)，用這個(gè) 代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時(shí)速度. 如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表，即vE .,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度,三,平均速度,圖1,2.數(shù)據(jù)處理 (1)測(cè)量：把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D，如圖2所示，依次測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，再算出OA、AB、BC的距離x1、x2、x3.,圖2,(3)列表比較：把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動(dòng)速度的變化情況.,3.注意 (1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B、C、D不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)，比如可以隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T s. (2)計(jì)算某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，x、t應(yīng)取該計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移和 時(shí)間，即vn .,0.1,1.速度時(shí)間圖象(vt圖象) 用橫軸表示 ，縱軸表示 ，建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來，即得到物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象. 2.vt圖象的意義 vt圖象非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況，但它 (選填“是”或“不是”)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.,用圖象表示速度,四,速度v,時(shí)間t,不是,3.vt圖象的應(yīng)用 (1)由圖象能看出每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度. (2)由圖象可以確定速度的方向：速度為正，說明物體的速度方向與選定的正方向相同(圖3中05 s)，速度為負(fù)，說明物體的速度方向與選定的正方向相反(圖中56 s). (3)由圖象可以確定物體是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng).圖中02 s內(nèi)物體做加速運(yùn)動(dòng)，24 s內(nèi)物體做勻速運(yùn)動(dòng)，45 s內(nèi)物體做減速運(yùn)動(dòng)，56 s內(nèi)，物體速度大小在增大，做加速運(yùn)動(dòng).,圖3,重點(diǎn)探究,02,例1 (2018新鄉(xiāng)市高一檢測(cè))(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄做直線運(yùn)動(dòng)物體的_和_的儀器.電火花計(jì)時(shí)器是其中的一種，其工作電壓是_，電火花計(jì)時(shí)器靠電火花和墨粉打點(diǎn)，當(dāng)交流電的頻率為50 Hz時(shí)，它每隔_ s打一次點(diǎn).,解析 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄運(yùn)動(dòng)物體的位置和時(shí)間的儀器，均使用交流電源，電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V，當(dāng)交流電頻率為50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn).,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用原理與操作,一,位置,時(shí)間,220 V,0.02,解析 紙帶正確的安裝方法：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，把墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，讓紙帶穿過限位孔，故A正確； 電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交流電源，故B錯(cuò)誤； 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開電源，再拉動(dòng)紙帶，故C錯(cuò)誤； 數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)先取下紙帶，用刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離x0，用公式v 計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度，故D正確.,(2)(多選)以下是練習(xí)使用電火花計(jì)時(shí)器的部分實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤的操作是 A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，把墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，讓紙帶穿過限位孔 B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與46 V低壓交流電源相連 C.用手水平地拉動(dòng)紙帶，然后打開脈沖輸出開關(guān) D.取下紙帶，用刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離x0，用公式v 計(jì)算紙帶 運(yùn)動(dòng)的平均速度,例2 (2019定遠(yuǎn)育才學(xué)校月考)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是_(選填“交流46 V”或“交流220 V”)電源，實(shí)驗(yàn)室使用我國(guó)民用電(頻率50 Hz)時(shí)，如果每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_.,瞬時(shí)速度的計(jì)算與速度時(shí)間圖象,二,交流46 V,0.1 s,(2)在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度的對(duì)應(yīng)位置如圖4所示. 可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是_ cm.,圖4,4.10,(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是_ m/s；B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是_ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),0.14,0.13,例3 某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50 Hz，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖5所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s.,(1) 在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先_再_.(選填“釋放紙帶”或“接通電源”),接通電源,釋放紙帶,圖5,解析 在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶.,(2) 每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有_個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出.,4,(3) 試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1 s測(cè)一次速度，計(jì)算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字).,0.400,0.479,0.560,(4)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖6直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線.,答案 見解析圖,解析 圖線如圖所示：,圖6,如圖7所示，當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器利用光敏電阻的特性記錄了遮光板通過光電門的時(shí)間，而遮光板的寬度x已知，并且非常小，由于滑塊通過光電門的時(shí)間t非常短，在這段時(shí)間內(nèi)滑塊的運(yùn)動(dòng)可以近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以可認(rèn)為遮光板通過電門時(shí)的瞬時(shí)速度等于遮光板通過光電門時(shí)的平均速度v .,利用氣墊導(dǎo)軌和光電門測(cè)速度,三,圖7,1.工字鋼底座 2.底腳螺絲 3.滑輪 4.光電門 5.導(dǎo)軌 6.遮光板 7.滑塊 8.緩沖彈簧 9.進(jìn)氣嘴,例4 如圖8所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時(shí)，其上的遮光條將光遮住，電子計(jì)時(shí)器可自動(dòng)記錄遮光時(shí)間t.測(cè)得遮光條的寬度為x，用 近似代表滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度.為使 更接近瞬時(shí)速度，正確的措施是 A.換用寬度更窄的遮光條 B.換用寬度更寬的遮光條 C.提高測(cè)量遮光條寬度的精確度 D.使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門,圖8,提高測(cè)量遮光條寬度的精確度，不能減小t，C項(xiàng)錯(cuò)誤； 使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門，滑塊通過光電門的速度更小，時(shí)間更長(zhǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),03,1.(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，若打點(diǎn)周期為0.02 s，下列說法正確的是 A.先接通電源，后拉動(dòng)紙帶 B.先拉動(dòng)紙帶，后接通電源 C.電火花計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交流電源 D.連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n1)0.02 s,解析 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶，A正確，B錯(cuò)誤； 電火花計(jì)時(shí)器使用220 V的交流電源，C錯(cuò)誤； 每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有(n1)個(gè)時(shí)間間隔，故時(shí)間間隔為(n1)0.02 s，D正確.,1,2,3,4,5,6,2.(2019漢陽(yáng)一中月考)圖9為電火花計(jì)時(shí)器的示意圖，電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，工作時(shí)使用交流電源，其工作電壓是_ V. 操作基本步驟如下： A.當(dāng)紙帶通過電火花計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電火花計(jì)時(shí)器 B.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 C.啟動(dòng)電源，聽到放電聲，立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng) 上述步驟正確的順序是_.(填寫步驟編號(hào)),220,圖9,BCA,1,2,3,4,5,6,3.(2019定遠(yuǎn)育才學(xué)校月考)電火花計(jì)時(shí)器是一種使用_(填“直流”或“交流”)電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為50 Hz，則每相鄰兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_ s；若在實(shí)驗(yàn)時(shí)交流電源的電壓突然減小且實(shí)驗(yàn)者并不知道，那么實(shí)驗(yàn)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的平均速度值與實(shí)際值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).,交流,0.02,不變,1,2,3,4,5,6,4.用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度.如圖10所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為t10.29 s，通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為t20.11 s，已知遮光板的寬度為3.0 cm，則滑塊通過第一個(gè)光電門的速度為_，通過第二個(gè)光電門的速度為_.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),0.10 m/s,0.27 m/s,圖10,1,2,3,4,5,6,解析 由于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)遮光板的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示.,1,2,3,4,5,6,5.在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖11所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為1 mm的刻度尺，零刻度線跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離并填入表格中.,0.21,圖11,計(jì)算小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度為v2_ m/s.,1,2,3,4,5,6,1.20 5.40 12.00,解析 由題圖可知x11.20 cm，x25.40 cm，x312.00 cm.,1,2,3,4,5,6,6.如圖12所示是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，電源頻率為50