【精選】人教版高中物理必修一1.4《實驗：用打點計時器測速度》學(xué)案-物理知識點總結(jié)

1、高中數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)課件、高中數(shù)學(xué)教案、數(shù)學(xué)試卷試題、數(shù)學(xué)知識點總結(jié)4 實驗：用打點計時器測速度目標(biāo)定位 1.了解兩種計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用.2.掌握測瞬時速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時速度.3.會用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律一、了解打點計時器1作用及分類打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz 時，它每隔0.02_s打一次點，打點計時器和紙帶配合，可以記錄物體運動的時間及在一段時間內(nèi)的位移，供高中學(xué)生實驗用的計時器有電磁打點計時器和電火花計時器兩種2電磁打點計時器(1)工作電壓：6_V 以下的交流電源；(2)原理：接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下

2、，振片便振動起來，帶動其上的振針上下振動這時，如果紙帶運動，振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點3電火花計時器(1)工作電壓：220_V 交流電源；(2)原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的靜脈電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上打出一行點跡4兩種計時器誤差比較電火花計時器使用中運動阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小想一想：計時器打點時，計時器和紙帶之間的摩擦?xí)ξ矬w的運動造成影響，用哪種打點計時器做實驗時，實驗誤差更小呢？答案 因為電火花打點計時器是靠電火花和墨粉來打點的，所以對紙帶的運動帶來的阻力很小，使系統(tǒng)誤差更小二、用打點計時器測量平均速度x根據(jù)v x

3、可求出任意兩點間的平均速度，其中 x 是紙帶上兩點間的距t離， t 是這兩點間的時間間隔想一想：如果紙帶上的點跡分布不均勻，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較?。看鸢?較小三、用打點計時器測量瞬時速度紙帶上某一位置的瞬時速度，可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移x x 內(nèi)的平均速度表示，即根據(jù)v xt，當(dāng) t 或 x 較小時，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度如圖 141 所示， E 點的瞬時速度可用D、 F 兩點間的平均速度代表，即vExt.圖 141想一想：在上圖中，用DF 段和 DG 段求出的平均速度，哪一個更接近E 點的瞬時速度？答案 因為當(dāng) t 或 x 較小時，求得的

4、平均速度更接近某點的瞬時速度，所以 DF 段求出的平均速度更接近E 點的瞬時速度四、用圖象表示速度速度時間圖象（vt 圖象）：用來描述速度隨時間變化關(guān)系的圖象，圖象上的點反映某一時刻的瞬時速度想一想：利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的好處是什么？答案 用圖象法處理數(shù)據(jù)更直觀、更具體、更方便五、實驗器材：電火花打點計時器（或電磁打點計時器）、 220 V 交流電源（電磁打點計時器使用學(xué)生電源）、刻度尺、紙帶、墨粉紙盤（復(fù)寫紙）、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙一、實驗步驟1了解電火花計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把紙帶放到墨粉紙盤的下面2把計時器接到220 V 的交流電源上3接通電源，用手水平地拉動紙帶，

5、紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源4取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點如果共有 n 個點，則用 t 0.02× （n 1） s計算出紙帶的運動時間 t.x5用刻度尺測量一下打下這些點紙帶通過的距離 x，利用v xt計算紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度把測量和計算的結(jié)果填入表中二、數(shù)據(jù)處理1利用打點計時器測量瞬時速度(1)取一條點跡清晰的紙帶便于分析測量(2)從紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，以后的點分別標(biāo)上A、 B、 C、D、，如圖142 所示，測出各點到O 點的距離，算出OA、 AB、 BC、的距離 x1、 x2、 x3、.142打點計時器打點的周期為T.

6、x1 x2(3)A、 B、 C、 D、各點的瞬時速度分別為vA2T 、x2 x3x3 x4x4 x5vB2T 、 vC2T 、 vD2T 、.圖 1432圖象法表示速度(1)用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到如圖143 所示的 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間變化的情況，但它并不是物體運動的軌跡三、注意事項1使用電火花打點計時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面2使用打點計時器時，應(yīng)使物體停在靠近打點計時器

7、的位置3使用打點計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定之后，再拉動紙帶；打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源4對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢（可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O 之間的距離）5區(qū)別計時點和計數(shù)點：計時點是打點計時器在紙帶上打出來的點；計數(shù)點是從計時點中選出來的具有代表性的點，一般相鄰兩個計數(shù)點之間還有若干個計時點計數(shù)點一般不是從第一計時點開始的，而是選擇點跡清晰、與相鄰的計時點間距適中的點開始6區(qū)別打點周期和計時周期：打點周期：兩個相鄰的計時點的時間間隔，即交流電源的周期，一般為0.02s；計數(shù)周期：兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔，若相鄰兩個計數(shù)

8、點之間還有（n1）個計時點，則計數(shù)周期為T 0.02n s.例 1（2013 2014 桂林高一期中）用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理步驟，將各步驟的字母代號順序?qū)懺诳瞻滋嶢在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓 （填“交流”或“直流”）電源的兩個接線柱上B把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過（填“插孔”或“限位孔” ），并壓在 （填“白紙”或“復(fù)寫紙”）下面C用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離 x.D切斷電源，取下紙帶，如果共有6 清晰

9、的點，則這段紙帶記錄的時間 tE打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點xF利用公式v xt計算紙帶運動的平均速度實驗步驟的合理順序是解析 打點計時器使用交流電；把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，并壓在復(fù)寫紙下面；若打6 個點，則有（6 1）個時間間隔，故這段紙帶記錄的時間t 0.02× （6 1）s 0.1 s；實驗步驟的排列一般要先安裝器材然后進行實驗的思路進行，故實驗步驟的合理順序是：BAEDCF.答案 交流 限位孔 復(fù)寫紙 0.1 s BAEDCF例 2 (2013 2014 海南文昌高一段考)某同學(xué)在“用打點計時器測速度”的A、B、 C、 D、

10、 E、 F、 G 共 7 個計數(shù)點其相鄰點間的距離如圖144 所示，每兩個相0.10 s (本題計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)144高中數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)課件、高中數(shù)學(xué)教案、數(shù)學(xué)試卷試題、數(shù)學(xué)知識點總結(jié)(1) 在實驗中，使用打點計時器操作步驟應(yīng)先再 (選填“釋放)(2) 每兩個計數(shù)點間還有個點沒有標(biāo)出(3) 試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，每隔0.10 s 測一次速度，計算出打下B、 C、 D 三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表(4)將B、 C、 D、 E、 F 各個時刻的瞬時速度標(biāo)在圖145直角坐標(biāo)系中，并畫出圖 145解析 (1) 在實驗中，使用打點計時器操作步驟應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶

11、；(2) 每兩個計數(shù)點間還有n Tt 1 00.012 1 4個點沒有標(biāo)出( 3.62 4.38) × 10 2(3)vBm/s 0.400 m/s；2× 0.15.20 4.38) × 10 2vCvD2× 0.1 m/s 0.479 m/s；m/s 0.599 m/s.5.20 5.99) × 10 22× 0.1(4)圖線如下：答案(1)接通電源釋放紙帶(2)4 (3)0.4000 479 0.559 (4)見解析例 3 如圖146 所示是某質(zhì)點做直線運動的vt 圖象，試回答：(1)AB、 BC、 CD 段質(zhì)點分別做什么運動？(

12、2)質(zhì)點在5 s末的速度多大？解析(1)根據(jù)題中vt 圖象可知在AB 段速度隨時間不斷增加，所以AB 段表示BC 段速度不隨時間而變化，所以BC 段表示質(zhì)點做勻速運CD 段速度隨時間不斷減少，所以CD 段表示質(zhì)點做減速運動(2)質(zhì)點在5 s末的速度由題中vt圖象可知是15 m/s.答案 (1)AB 段表示質(zhì)點做加速運動；BC 段表示質(zhì)點做勻速運動；CD 段表示(2)15 m/s1 (2013 2014 江蘇南京高一期中)關(guān)于打點計時器的使用，下列說法正確的()A紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快B電火花打點計時器使用的是220 V 交流電源C使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越長D在“探究

13、勻變速直線運動的規(guī)律”的實驗中應(yīng)先釋放小車，后接通打點計解析 紙帶上打的點越密，說明物體運動越慢；電火花打點計時器使用的是1220 V 交流電源；因為T 1f，所以使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越短；在 “ 探究勻變速直線運動的規(guī)律放小車B 正確答案 B2打點計時器所用電源的頻率為” 的實驗中應(yīng)先接通打點計時器的電源，后釋50 Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖147 所示，紙帶上A、 C 兩點對應(yīng)的時間為在A、 C 間的平均速度為_之間 B 點的瞬時速度更接近于m/s.在A、 D 間的平均速度為m/s._s，紙帶 m/s.二者圖 147解析 由題意知，相鄰兩點間的時

14、間間隔為0.02 s.A、 C間對應(yīng)的時間為0.02× 2 s 0.04 s.A、 D 間的距離為A、 C 間的距離為由公式 v x得t25.5 mm 0.025 5 m.14.0 mm 0.014 0 m.0.0140vAC 2× 0.02m/s 0.35 m/s，0.025 5vADm/s 0.43 m/s.3× 0.02B 點的瞬時速度更接近于A、 C 間的平均速度，即 vB 0.35 m/s.答案0.04 0.35 0.43 0.353圖148 是甲、乙兩個物體運動的148(1)描述甲的運動：甲做運動 .(2)描述乙的運動：乙的初速度為，在0 t1 內(nèi)質(zhì)點

15、做 運動，t1t2 內(nèi)做勻速運動，t2 t3 做 運動，質(zhì)點的速度方向 (填“發(fā)生”或“未發(fā)生“)發(fā)生變化答案(1)勻速(2)零 加速 減速 未發(fā)生(時間：60 分鐘 )1對電磁打點計時器和電火花計時器的有關(guān)說法中，正確的是()A電磁打點計時器和電火花計時器都是使用交流電B兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣C電火花計時器在紙帶上打點是靠振針和復(fù)寫紙D電磁打點計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉解析 電磁打點計時器使用6 V 以下的交流電，電火花計時器使用220 V 的交流電， A 對；兩種打點計時器的打點頻率都由交流電源的頻率決定，B 對；電火花計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉，C

16、錯；電磁打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復(fù)寫紙，D 錯答案 AB2通過打點計時器得到的一條紙帶上的點不均勻，下列判斷正確的是()A點密集的地方物體運動的速度比較大B點密集的地方物體運動的速度比較小C點不均勻說明物體在相等時間內(nèi)發(fā)生的位移不相等D點不均勻說明打點計時器有故障解析 紙帶上每相鄰兩個點之間的時間都相等，所以點密集的地方，說明相同長度的紙帶通過打點計時器的時間長，所以物體運動的速度比較小，故A 錯， B對點不均勻是由于物體在相等的時間內(nèi)發(fā)生的位移不相等，故C 對， D 錯答案 BC3使用打點計時器測量瞬時速度時應(yīng)注意()A無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器，都應(yīng)該把紙帶穿過限位孔，

17、再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙帶的上面B使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，再拉動紙帶C使用打點計時器在拉動紙帶時，拉動的方向應(yīng)與限位孔平行D打點計時器只能連續(xù)工作較短時間，打點之后要立即關(guān)閉電源解析 電磁打點計時器使用復(fù)寫紙，電火花打點計時器不用復(fù)寫紙，故A錯；實驗時應(yīng)當(dāng)先接通電源，再拉動紙帶，故B 正確；為減小摩擦，拉動紙帶的方向應(yīng)當(dāng)與限位孔平行，故C 正確；打點計時器不能長時間連續(xù)工作，故D 正確答案 BCD4根據(jù)打點計時器打出的紙帶()A能準(zhǔn)確地求出某點的瞬時速度B只能粗略地求出某點的瞬時速度C能準(zhǔn)確地求出某段時間內(nèi)的平均速度D可以任意地利用某段時間內(nèi)的平均速度代表某點的瞬時速度解析 打在紙帶上

18、的點，記錄了紙帶的運動時間研究紙帶上的點之間的間x隔，就可以了解運動物體在不同時間內(nèi)發(fā)生的位移應(yīng)用v xt能準(zhǔn)確地求出某段時間內(nèi)的平均速度當(dāng)t 取的比較小時，這個平均速度可粗略代表紙帶經(jīng)過其中點時的瞬時速度答案 BC5在實驗中，某同學(xué)得到一張打點清晰的紙帶如圖149 所示，要求測出D 點的瞬時速度本實驗采用包含D 點在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是()圖 149AHA. vD， t1 0.14 s t1BEB. vD， t2 0.06 s t2CEC. vD， t3 0.1 s t3CED. vD， t4 0.04 s t1解析 求 D 點的瞬時速

19、度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是包含該點與該點相鄰的兩點之間的平均速度C錯在時間間隔上，CE 間的時間間隔應(yīng)為0.04 s.答案 D圖 14106某物體的vt 圖象如圖1410 所示，則該物體()A做往復(fù)運動B做勻速直線運動C朝某一方向做直線運動D以上說法均不正確解析 由于 v 的大小隨時間的變化先增大后減小，然后再增大再減小，所以不是勻速直線運動，故B 錯；但由于v 的方向不變，所以物體始終朝一個方向運動，故 A、 D 均錯， C 正確答案 C7一同學(xué)從家中出發(fā)，沿平直的馬路以一定的速率走到郵局發(fā)信之后，沿原路以相同的速率返回設(shè)出發(fā)時方向為正方向，則下圖中能描述該同學(xué)運動情況的 vt 圖象是 ()解析 規(guī)定

20、出發(fā)時方向為正方向，則返回時的速度必為負(fù)，故C 錯；由于速率不變，故D 錯； A 圖表示兩個向相反方向運動的物體的vt 圖象，故A 錯答案 B8用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度如圖1411 所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為 t1 0.29 s，通過第二個光電門的時間為 t2 0.11 s，已知遮光板的寬度為3.0 cm，分別求滑塊通過第一個光電門的速度為和第二個光電門的速度解析 由于滑塊經(jīng)過光電門時遮光板的擋光時間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時間內(nèi)的平均速度表示2經(jīng)過第一個光電門的速度v1.m/s

21、 0.10 m/s，經(jīng)過第二個光電 t10.292d 3.0× 10 2門的速度v2m/s 0.27 m/s. t20.11答案 0.10 m/s 0.27 m/s9下列實驗過程中正確使用打點計時器的步驟順序是A啟動電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點B關(guān)掉電源C取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)若干個點如果數(shù)出n 個點，這些點劃分出的間隔數(shù)是（n 1）個，由此計算出紙帶從第1 個點到第n 個點的運動時間D把紙帶裝好E了解打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上F用刻度尺測量出第一個點到第n 個點的距離解析 進行實驗前應(yīng)先安裝好打點計時器，實驗開始時應(yīng)先接通電源，等計時

22、器工作穩(wěn)定后再拉動紙帶；實驗結(jié)束后，應(yīng)立即關(guān)閉電源以保護計時器，因此正確順序是 EDABCF.答案 EDABCFA、 B、 C、 D、 E10如圖1412 所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T 0.1 s.1412 xn xn 1(1)依據(jù)公式vn2T 求B、 C、 D 三點速度大小(2)選取恰當(dāng)坐標(biāo)系作出小車的vT 圖象并分析小車的運動情況 xn xn 1解析(1)本題要用公式vnn 2T n 1求出各點的瞬時速度，也就是說某段則vB27.6 7.52× 0.1cm/s 1.755 m/s31.5 27.6vCcm/s 2.955 m/s2× 0.149.2 3