高中物理 第一章運動的描述4實驗用打點計時器測速度學(xué)案課件 新人教版必修1

1、4．實驗：用打點計時器測速度,下圖是一幅表現(xiàn)鴿子飛翔時的一系列運動瞬間的照片，在這里，連續(xù)的運動被分離成了離散的“景”，瞬間的精彩被定格成了永恒，這是“相對論”在攝影藝術(shù)中應(yīng)用的一個實例．那么，在實驗室我們?nèi)绾斡涗浰查g的時間和運動呢？,1．該實驗的目的是速度．2．實驗所需的器材有：電磁打點計時器或 導(dǎo)線、木板．3．電火花計時器是利用在紙帶上打出而顯示出點跡的儀器，工作電壓是.使用時，

2、 套在紙盤軸上，并夾在 之間，當(dāng)電源頻率是50Hz時，它也是每隔打一次點．,用打點計時器測,電火花計時器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫紙、刻度尺,火花放電,小孔,計時,220V,墨粉紙盤,兩條紙帶,0.02s,4．用打過點的紙帶，如下圖．根據(jù)量出A、D間的距離Δx，和時間間隔Δt算出A、D間的平均速度.用這個速度可以近似地表示紙帶經(jīng)過A點時的，如果Δt再小一些(如A、C之間或A、B之間)用平均速度代表A點的瞬時

3、速度會 ．,瞬時速度,更準(zhǔn)確,(1)電磁打點計時器①電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器．它使用交流電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在10V以下．當(dāng)電源的頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一個點．,②電磁打點計時器的構(gòu)造如圖所示．,電磁打點計時器,③工作原理：它是利用電磁感應(yīng)原理打點計時的一種儀器．連接低于10V低壓交流電源時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動而打

4、點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點．當(dāng)交流電源頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為0.02s.,(2)電火花計時器①電火花計時器使用交流電源，工作電壓是220V.②電火花計時器的構(gòu)造如下圖所示．,③工作原理：它是利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點跡的計時器．當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放

5、電，于是在運動紙帶上就打出系列點跡．當(dāng)電源頻率為50Hz時，它也是每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔也是0.02s.,(3)兩種計時器的比較,(1)實驗步驟：①把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面．②把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6V的低壓交流電源上．③接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點．,④取下紙帶，從能看得清的某個

6、點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n－1個，則紙帶的運動時間Δt＝(n－1)×0.02s.⑤用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δx.⑥利用公式v＝ 計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度．,⑦把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…作為“計數(shù)點”，如圖所示，依次測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3….,把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判

7、斷紙帶是否做勻速運動.②利用v－t圖象分析物體的運動,Ⅰ.v－t圖象用橫軸表示時間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v－t圖象. Ⅱ.v－t圖象的意義v－t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡．,Ⅲ.勻速直線運動的v－t圖象①勻速直線運動的v－t圖象是與時間軸平行的直線，如圖所示，直線a、b分別表示va＝4m/s，vb

8、＝8m/s.,②從勻速直線運動的v－t圖象中不僅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根據(jù)位移公式x＝vt，在v－t圖象中就對應(yīng)著邊長分別為v和t的一個矩形面積，如圖中畫斜線的部分．,特別提醒：(1)電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應(yīng)使用10V以下交流電源；電火花計時器使用220V交流電源．(2)實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材．(3)使用打點計時器應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定時再用手拉紙帶．(

9、4)手拉紙帶時，速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集．,電火花計時器工作時使用______電流，工作電壓為______V，工作時的基本步驟是：①當(dāng)紙帶穿過電火花計時器后，應(yīng)及時關(guān)閉電火花計時器；②將電源線插入220V交流電源插座；③把紙帶從墨粉紙盤下面穿過；④接通開關(guān)，聽到放電聲，立即讓運動物體拖動紙帶運動．上述步驟正確的順序是______．,解析：若不知道電火花計時器的工作原理，就無法選擇工作電源的性質(zhì)和電壓的高低及工作程序；不了解構(gòu)

10、造，對各部件無法說出其名稱，因此，應(yīng)該認(rèn)真閱讀電火花計時器使用說明，了解各部分構(gòu)造的名稱和使用方法．我們在使用任何新產(chǎn)品之前都應(yīng)該如此，養(yǎng)成習(xí)慣．答案：交流；220；③②④①,電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當(dāng)電源的頻率為50Hz時，振針每隔________s打一個點．現(xiàn)在用打點計時器測定物體的速度，當(dāng)電源頻率低于50Hz時，如果仍按50Hz的時間間隔打一個點計算，則測出的速度數(shù)值將比物體的真實數(shù)值________．答案

11、：0.02；偏大解析：本題考查電磁打點計時器的使用及其測量原理．當(dāng)交流電的頻率為50Hz時，打點計時器每隔0.02s打一個點，當(dāng)交流電的頻率低于50Hz時，打點計時器打一次點的時間間隔t將大于0.02s，因此測出的速度將比真實值偏大.,某學(xué)生在用打點計時器做研究小車運動規(guī)律的實驗時，其開始時的裝配圖如下圖所示，其中有錯誤與不妥之處，請把它找出來．,解析：電磁打點計時器必須接交流電，而圖上所接為直流電源，顯然是個錯誤；開始時，小車離定滑

12、輪端太近，向前運動的余地太小，致使紙帶上留下的計時點過少，給測量帶來不便，產(chǎn)生較大誤差．點評：記憶實驗儀器的裝配時，如果能結(jié)合實驗原理，會收到事半功倍的效果．,某同學(xué)在用打點計時器做實驗時，得到的紙帶如圖所示，請你判斷一下這可能是因為(　　)A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源的電壓不穩(wěn)C．電源的頻率不穩(wěn)D．振針壓得過緊,答案：D解析：正常情況下，振針應(yīng)該恰好敲打在限位板上，這樣在紙上才能留下點．當(dāng)振針與復(fù)寫紙的距離

13、過大時，振針可能打不到復(fù)寫紙，這時會出現(xiàn)有時有點，有時無點．如果振針與復(fù)寫紙的距離過小，振針就會有較長的時間與復(fù)寫紙接觸，這樣就會在復(fù)寫紙上留下一段一段的小線段.,如下圖所示是拖動紙帶時打點計時器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為我們的紙帶上所選的記數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1S，試求打點計時器打下B、C、D各點時的瞬時速度．,解析：同樣根據(jù)用某段時間內(nèi)的平均速度可以“粗略”代表某點的瞬時速度的思想，計算打點計時器打下B、C、

14、D各點時的瞬時速度．,答案：vB＝0.26m/s；vC＝0.30m/s；vD＝0.34m/s點評：通過以上問題的解答過程可以看出，在研究物理問題的過程中，物理思想和物理方法是十分重要的，在物理學(xué)的發(fā)展過程中，積累了許多很重要的研究問題的方法，即用某段時間內(nèi)的平均速度“粗略”表示某點的瞬時速度就是其中的方法之一．說明：下一章我們學(xué)習(xí)到該物體做的是勻變速直線運動，B點瞬時速度就等于A到C這段時間的平均速度，并不像有些問題中只是一種近似．

15、,如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所示，紙帶在A、C間的平均速度為________m/s，在A、D間的平均速度為________m/s，B點的瞬時速度更接近于________m/s.答案：0.35　0.42　0.35,如下圖甲所示，表示一質(zhì)點在6s內(nèi)的x～t圖象，試據(jù)此分析質(zhì)點的運動情況并畫出它的v～t圖象．,質(zhì)點的運動情況：0～2s內(nèi)做勻速直線運動，速度為3m/

16、s,2s末離開出發(fā)點6m；2s～4s內(nèi)物體靜止于離出發(fā)點6m處；4s～5s質(zhì)點反方向做勻速直線運動，速度為6m/s,5s末時回到出發(fā)點，5s～6s質(zhì)點繼續(xù)以6m/s的速度反方向勻速運動，6s末位移為－6m.其v－t圖象如圖乙．點評：先認(rèn)知x～t圖象，逐段分析其運動情況，再畫v～t圖象，做好兩種圖象的轉(zhuǎn)化，比較同一運動過程在不同圖象的表達(dá)形式．,(北師大附中08－09學(xué)年高一上學(xué)期期中)一個作直線運動的物體，其速度圖象如圖所示，由圖可判