高中物理实验用打点计时器测速度教学课件新人教版必修.ppt

第四节 实验：用打点计时器测速度,学习目标： 1.学会使用打点计时器 2学会利用打出的纸带求瞬时速度 3能通过纸带上点的位置关系分析物体的运动情况 4会用图象表示速度随时间变化的规律 重点难点： 1.打点计时器的正确使用 2掌握测速度的方法,课前自主学习检测,【实验目的】 1了解打点计时器的结构、原理及使用方法 2会用纸带求速度及根据vt图象处理数据,4,5,6,7,8,9,【实验原理】 1打点计时器的原理及使用,计算出的平均速度会更接近C点的瞬时速度，然而两点距离过小，测量误差就会增大，所以两点间位移太大或太小都不合适，应该根据实际情况选取合适的两个点，一般选取距C点最近的两个点来求两点间的平均速度,【实验器材】 打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸 【实验步骤】 1把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面 2把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上,7把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D作为“计数点”，如图142所示，依次测出O到A、A到B、B到C之间的距离x1、x2、x3.,图142,核心要点突破,把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速直线运动.,2利用vt图象分析物体的运动 (1)vt图象的作法 用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的vt图象 (2)vt图象的意义vt图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹,(3)匀速直线运动的vt图象 匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图144所示，直线a、b分别表示va4 m/s，vb8 m/s.,图144,从匀速直线运动的vt图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式xvt，在vt图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图145中画斜线的部分,图145,(4)图象法是处理实验数据的常用方法运用图象处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数值等 二、误差分析 1利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度,2分段测量计数点间的位移x带来误差减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离 3计数点间的时间t搞错计数点间涉及到n个打印点，计数点间的时间间隔为t(n1)0.02 s而非tn0.02 s. 4作vt图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差,三、注意事项 1实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象 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，再拉动纸带 3手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集 4使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，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,5使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度 6打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源 7对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)读数时应估读到毫米的下一位,课堂互动讲练,打点计时器的使用,电磁打点计时器的工作电压是_，电火花计时器的工作电压是_，当电源频率是50 Hz时，它们每隔_s打一次点使用电磁打点计时器时，纸带应穿过_，复写纸要放在纸带的_面；打点时应先_，稳定后，再让纸带运动,【精讲精析】 打点计时器分为两种，电磁打点计时器使用低压交流电源，而电火花计时器使用220 V交流电，电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一个点，电磁打点计时器靠振针和复写纸打点，纸带应穿过限位孔，放在复写纸下面，拉动纸带前，应先接通电源 【答案】 6 V以下 220 V 0.02 限位孔 上 接通电源 【方法总结】 两种计时器的区别：(1)工作电压不同；(2)工作原理不同；(3)打点方式不同,对实验操作及步骤的考查,在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤，其中错误的步骤是_，有遗漏内容的步骤是_ A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源 B将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码,D取下纸带 E放手，使小车在平板上运动 F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善后合理的序号排列为_ 【精讲精析】 合理的步骤如下： B将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路 F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔,C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码 A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，接通电源 E放手，使小车在平板上运动 D断开电源，取下纸带 【答案】 AB D BFCAED 【方法总结】 学会打点计时器的使用是本节的一个重要内容，打点计时器的使用步骤是要严格遵守的，不能混乱,实验数据的处理,如图所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x15.18 cm,1、2间的距离x24.40 cm,2、3间的距离x33.62 cm,3、4间的距离x42.78 cm,4、5间的距离x52.00 cm,5、6间的距离x61.22 cm(f50 Hz),(1)根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.,(2)根据(1)中表格，在图中画出小车的速度时间图象，并说明小车速度变化特点,【思路点拨】 求某点的速度时，我们用相邻两点间的平均速度代替,将数值填入表格如下,(2)描点并连线得小车的速度时间图象 由图象可见，小车速度均匀减小,【答案】 见精讲精析 【方法总结】 在以后的学习中，将会证明：用一段时间内的平均速度