2019_20学年高中物理第一章4实验用打点计时器测速度课件新人教版必修.pptx

4 实验:用打点计时器测速度,新知预习,自主检测,一、两种打点计时器,新知预习,自主检测,二、用打点计时器测量瞬时速度 1.下图是打点计时器打出的一条纸带,若x=5 cm,在D、G这两个点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是0.5 m/s。 2.上图中,可以用DG间或DF间的平均速度来代表E点的瞬时速度,DF间的平均速度更接近E点的瞬时速度。,新知预习,自主检测,三、练习使用打点计时器 1.实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交流电源,频率也为50 Hz)。 2.实验步骤 (1)把电磁(或电火花)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46 V的低压交流电源上(电火花计时器接220 V交流电源)。,新知预习,自主检测,(3)接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点。随后立即关闭电源。 (4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为n-1个,则纸带的运动时间t=(n-1)0.02 s。 (5)用刻度尺测量出从开始计数的点到第n个点间的距离x。 (6)利用公式v= 计算出纸带在这段时间内的平均速度。 (7)用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离,计算出平均速度,用来替代该点的瞬时速度。,新知预习,自主检测,四、用图象表示速度 1.许多变化过程可以用图象表示出来,这样做的目的是更直观地反映变化的规律。 2.速度时间图象:物体的速度随时间变化的过程可以用速度时间图象描述,以速度v为纵轴,时间t为横轴建立坐标系,在坐标系中,根据时刻与瞬时速度对应的坐标值描点。用一条平滑曲线来“拟合”描出的点,得到v-t图象。,新知预习,自主检测,1.正误辨析 (1)两种打点计时器使用的电源都是220 V的交流电源。( ) 解析电火花计时器使用220 V交流电源,电磁打点计时器使用46 V交流电源。 答案 (2)使用50 Hz的交流电源,两种打点计时器的打点时间间隔都是0.02 s。( ) 解析打点计时器使用50 Hz的交流电源,打点时间间隔为0.02 s。 答案 (3)电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力较小。( ) 解析电磁打点计时器打点时振针对纸带有摩擦力,而电火花计时器没有这种摩擦力。 答案,新知预习,自主检测,(4)纸带上两较近点间的平均速度可以近似代表这两点间某点的瞬时速度。 ( ) 解析计算纸带上某点的瞬时速度时,可用该点附近两点间的平均速度来代表这点的瞬时速度。 答案 (5)作速度时间图象时,先描点,再将各点用折线连接起来。 ( ) 解析应该用平滑的曲线将各点连接起来。 答案,新知预习,自主检测,2.如图是打点计时器打出的一条纸带,上面的点从左向右越来越稀疏,下列说法正确的是( ) A.这说明纸带上两点间运动的时间越来越少 B.这说明纸带上两点间运动的时间越来越多 C.这说明纸带运动的速度越来越大 D.这说明纸带运动的速度越来越小,解析无论纸带运动快慢,打点计时器总是每隔0.02 s在纸带上打一个点。若纸带运动的越来越快,即速度越来越大,在相同时间内运动距离增大,纸带上的点间距离增大,即点越来越稀疏,选项C正确。 答案C,探究一,探究二,随堂检测,数据处理 情景导引 某同学用打点计时器打出的一条纸带如图所示,他测量了一些相邻点间的距离如图所示,请你分析纸带运动的速度变化。,要点提示由图中数据可以看出,相同时间内纸带通过的位移越来越大,可见纸带运动的速度越来越大。也可以算出各计数点的速度,作出v-t图象,由图象分析运动情况。,探究一,探究二,随堂检测,知识归纳 处理纸带数据的方法 1.表格法 以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”,如图所示,依次测出O到A、A到B、B到C、之间的距离x1、x2、x3、。,探究一,探究二,随堂检测,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.v-t图象法,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例1如图所示是做用打点计时器测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每两个点取一个计数点依次标为0、1、2、3、4、5、6,现测得0、1间的距离x1=5.18 cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22 cm(每0.02 s打一次点)。,(1)根据测量数据,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。,探究一,探究二,随堂检测,(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的特点。,探究一,探究二,随堂检测,(2)描点并连线得小车的速度时间图象。,由图象可知,小车速度均匀减小。,答案见解析,将数值填入表格中。,探究一,探究二,随堂检测,实验误差分析和注意事项 情景导引 下图是某同学用打点计时器打出的一条纸带,他用刻度尺测量了一些相邻点间的距离如图所示,你认为他这样测量有什么缺点?怎样做更有利于减小实验误差?,要点提示每次测量一小段距离都会产生较大的误差。为了减小这样测量带来的误差,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。,探究一,探究二,随堂检测,知识归纳 1.实验误差分析,探究一,探究二,随堂检测,2.注意事项 (1)打点前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。 (2)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)打点之后应立即关闭电源。,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例2(多选)使用打点计时器时应注意( ) A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面 B.使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带 C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行 D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源 解析电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确;为减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确。 答案BCD,探究一,探究二,随堂检测,变式训练(多选)当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列关于纸带上点迹的说法中正确的是( ) A.点迹记录了物体运动的时间 B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况 D.纸带上的点越密,说明物体运动得越快 解析从打点计时器的用途出发对选项进行筛选。打点计时器每隔一定的时间打下一个点,因而点迹记录了物体运动的时间,也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移;纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况,点迹越密物体运动越慢。 答案ABC,探究一,探究二,随堂检测,1.某同学在用电磁打点计时器做实验时,得到的纸带如图所示,这可能是因为( ) A.打点计时器错接在直流电源上 B.电源的电压不稳 C.电源的频率不稳 D.振针压得过紧 解析正常情况下,振针应该恰好敲打在限位板上,这样在纸带上才能留下点。当振针与复写纸的距离过大时,振针可能打不到复写纸,这时会出现有时有点,有时无点。当振针与复写纸的距离过小时,振针就会有较长的时间与复写纸接触,这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段。 答案D,探究一,探究二,随堂检测,2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,不经计算,通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是( ) A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度 解析时间间隔通过数纸带上所打点的个数经过计算得出。位移可以通过测量纸带上所打点之间的距离得出。而平均速度或者瞬时速度都是依据实验数据通过计算得出。故应选B。 答案B,探究一,探究二,随堂检测,3.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t1=0.29 s,通过第二个光电门的时间为t2=0.11 s,已知遮光板的宽度为3.0 cm,则滑块通过第一个光电门的速度为 ,通过第二个光电门的速度为 。,探究一,探究二,随堂检测,答案0.10 m/s 0.27 m/s,探究一,探究二,随堂检测,4.在探究小车速度随时间变化规律的实验中: (1)打点计时器使用的电源为 (选填“交流”或“直流”)电源。 (2)下列操作中正确的有 (填选项代号)。 A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器 B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 C.应先接通电源,后释放小车 D.电火花计时器应使用低压6 V以下交流电源 (3)电火花计时器正常工作时,其打点的周期取决于 。 A.交流电压的高低 B.交变电流的频率 C.墨粉纸盘的大小 D.纸带的长度,探究一,探究二,随堂检测,(4)实验中,打点计时器所用电源的频