2012高中物理 1.4用打點計時器測速度課件 新人教版必修1

1、4.實驗：用打點計時器測速度,1．學(xué)習(xí)使用打點計時器．2．學(xué)會利用打上點的紙帶測量物體的速度，并能理解計算各計數(shù)點瞬時速度的物理思想方法．3．掌握描點畫圖象的方法，利用v－t圖象分析數(shù)據(jù)，描述物體的運動．,打點計時器(電磁打點計時器或電火花計時器)、紙帶、刻度尺、交流電源、導(dǎo)線等．,一、認(rèn)識打點計時器1．構(gòu)造如下圖所示是電磁打點計時器和電火花打點計時器的結(jié)構(gòu)圖，要求能夠了解各部件的名稱及作用．電磁打點計時器,電火花打

2、點計時器,2．工作原理(1)電磁打點計時器：它是利用電流的磁效應(yīng)打點計時的一種儀器．當(dāng)接在10 V以下(一般保證在4 V以上)的低壓交流電源上時，線圈的磁場方向周期性改變，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就跟著上下振動而打點，這時如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點跡．振片的振動周期與電源的電流變化周期一致，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔為

3、0.02 s.,(2)電火花打點計時器：它是利用火花放電在紙帶上打出點跡的計時儀器．當(dāng)接通220 V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)生火花放電，于是在運動紙帶上就打出一系列點跡．當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它也是每隔0.02 s打一次點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔也是0.02 s.,3．兩種打點計時器的比較,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(　　

4、)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：　電磁打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復(fù)寫紙，電火花計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉，所以C、D錯誤．答案：　AB,2．實驗步驟(1)把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面．(2)把電磁打點計時器的兩個接

5、線柱用導(dǎo)線分別與電源的接線柱相連接．(3)打開電源開關(guān)，用手水平地拉動紙帶使它在水平方向上運動，紙帶上就打下了一系列點．,把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運動.,答案：　0.35　0.43　0.35,1．實驗前，應(yīng)將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象．2．使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶．3．手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集．,4．使用電

6、火花計時器時，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．5．使用電磁打點計時器時，如打出點較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度．,〔思考與討論〕怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？如果紙帶上的點跡分布不均勻，那么，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較??？,點撥：　測出紙帶上兩點間的距離，數(shù)一下兩點間有多少個時間間隔，即有多少個0.02 s，用距離除以時間即得到平均

7、速度．點跡密集，表示相同時間內(nèi)發(fā)生的位移小，即運動的速度較小．,〔說一說〕百米賽跑時運動員的速度從始至終不變嗎？如果有變化，你估計是怎樣變化的？某位運動員百米賽跑的成績是10.57 s，按照你的估計畫出他在這段時間的v－t圖象的草圖．,如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的v－t圖象的形狀可能有什么不同？點撥：　運動員的百米賽跑中，速度變化較大．大致可以分為三個階段：啟動階段，速度從零迅速增大；中間階段，這一階段速度幾乎不變；沖刺階

8、段，速度逐漸增加到最大．如圖甲所示．,甲,如果是沒有受過訓(xùn)練的同學(xué)跑百米，他的速度可能是先增加到最大，然后又逐漸減小，如圖乙所示．乙,電磁打點計時器是一種使用________電源的計時儀器，它的工作電壓為________，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它每隔________s打一次點．使用電磁打點計時器時，應(yīng)將紙帶穿過________，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的________面；應(yīng)把________電源用導(dǎo)線接在接線柱

9、上；打點時應(yīng)先________，再讓紙帶運動．,解析：　電磁打點計時器是一種測量時間的儀器，需要使用6 V以下的低壓交流電源，它每隔一個周期打一個點，因此紙帶上兩個點之間的時間間隔為一個周期即0.02 s，使用電磁打點計時器時，紙帶應(yīng)穿過限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的上面，打點時應(yīng)先接通電源，再讓紙帶運動．答案：　交流　6 V以下　0.02　限位孔　上　低壓交流　接通電源,【跟蹤發(fā)散】　1－1：當(dāng)紙帶與運動物體連接時，打點

10、計時器在紙帶上打出點跡．下列關(guān)于紙帶上點跡的說法中正確的是(　　)A．點跡記錄了物體運動的時間B．點跡記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C．紙帶上點跡的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀D．紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況,解析：　打點計時器是一種計時儀器，在實驗中所起的作用，就是通過在紙帶上打點記錄物體在不同時刻的位置，從而通過測量兩點間的距離得到物體做直線運動在不同時間內(nèi)的位移，同時通過兩個不同位置間的點跡間隔

11、數(shù)目和每兩個相鄰點跡間隔對應(yīng)的時間為0.02 s，可以得到物體在這兩點間的運動時間．答案：　ABD,如右圖所示的四條紙帶，是某同學(xué)練習(xí)使用打點計時器得到的紙帶(紙帶的左端先通過打點計時器)．,解析：　速度是單位時間內(nèi)物體所通過的位移．紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔相等，因此物體勻速運動時，相鄰兩點間的距離相等，所以A、C紙帶是勻速通過打點計時器的；B紙帶相鄰兩點間距離越來越大，則速度越來越大，因此B紙帶是越來越快地通過打點計時器的；D紙

12、帶相鄰兩點間的距離先變大，后變小，說明速度先變大后變小，因此D紙帶是開始越來越快，后來又越來越慢．,答案：　AC　B　D　0.04　0.27　6.75　11　7.88,答案：　先變大后變小　0.3 s　5.49×10－2 m　0.183 m/s,在做“用打點計時器測速度”的實驗時，某同學(xué)得到了如右圖所示的一條紙帶．圖中所示數(shù)字為各點距第一點的距離，單位是cm.(1)設(shè)計一個表格，將測量得到的物理量和計算出的各相鄰時間間隔內(nèi)的

13、平均速度填入表格中．(2)畫出v－t圖象判斷紙帶運動的性質(zhì)．,解析：　(1)經(jīng)測量，相鄰時間間隔內(nèi)的位移Δx如下表所示可得出平均速度.,(2)在v－t圖上，表示出速度隨時間變化的圖象，如圖所示，在誤差允許的范圍內(nèi)，相等時間內(nèi)的平均速度相等，所以紙帶做勻速直線運動．,【跟蹤發(fā)散】　3－1：如右圖所示是甲、乙兩物體運動的速度圖象，下列說法正確的是(　　)A．物體甲處于靜止?fàn)顟B(tài)B．物體乙剛開始時以5 m/s的初速度與甲物體同向運動

14、C．物體甲在最初3 s內(nèi)的位移為30 mD．物體乙的運動方向在1 s時發(fā)生變化,答案：　BC,1．在“使用打點計時器測速度”的實驗中，除電源、紙帶外，還需選用的儀器是(　　)A．停表　B．刻度尺C．速度計 D．打點計時器解析：　由打點計時器在紙帶上打下的點的間隔數(shù)可知任意兩點間的時間間隔，故不需要停表．再利用刻度尺測出兩點間的距離就可進(jìn)一步求出平均速度，故不需要速度計．答案：　BD,2．打點計時器振針打點的周期，決定于

15、(　　)A．交流電壓的高低 B．交流電的頻率C．永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱 D．振針與復(fù)寫紙的距離解析：　打點計時器振針打點的周期決定于交流電的頻率，例如頻率為50Hz時每隔0.02 s打一個點．答案：　B,3．根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是(　　)A．時間間隔 B．位移C．速率 D．平均速度答案：　AB,4．使用打點計時器時(　　)A．應(yīng)先接通電源，再使紙帶運動

16、B．應(yīng)先使紙帶運動，再接通電源C．在使紙帶運動的同時接通電源D．先使紙帶運動或先接通電源都可以解析：　先接通電源，再使紙帶運動，可使紙帶上打出的點更多，紙帶利用率更高．答案：　A,5．打點計時器在紙帶上的點跡，直接記錄了(　　)A．物體運動的時間B．物體在不同時刻的位置C．物體在不同時間內(nèi)的位移D．物體在不同時刻的速度,解析：　電火花打點計時器和電磁打點計時器都是每隔0.02 s在紙帶上打一個點．因此，根據(jù)打在紙帶上的

17、點跡，可直接反映物體的運動時間．因為紙帶跟運動物體連在一起，打點計時器固定，所以紙帶上的點跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時刻的位置．雖然用刻度尺量出各點跡間的間隔，可知道物體在不同時間內(nèi)的位移，再根據(jù)物體的運動性質(zhì)可算出物體在不同時刻的速度，但這些量不是紙帶上的點跡直接記錄的．綜上所述，正確的選項為A、B.答案：　AB,6．下圖所示為同一打點計時器打出的4條紙帶，其中，平均速度最大的是哪一條(　　),解析：　由圖可知四條紙帶所取點跡的總長