练习使用打点计时器.doc

练习使用打点计时器适用学科高中物理适用年级高中一年级适用区域人教课时时长（分钟）60知识点1实验原理 2实验器材 3实验步骤 4注意事项教学目标知识与技能（1）掌握打点计时器的原理及其使用方法。（2）掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。（3）能测定平均速度，画出v-t图象，通过图象来分析物体的运动情况。过程与方法（1）能分析、处理实验过程中出现的问题。（2）掌握建立图像的一般规律，了解用图象研究物理问题的方法。（3）掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。情感与价值观（1）注意培养学生养成良好的实验习惯和实验态度。（2）注意培养学生的尊重原始测量的数据这一实事求是的科学态度。教学重点重点：打点计时器的使用方法。突破方法：通过实验探索、观察思考和实际演练来加深理解。教学难点难点：对纸带上记录的原始数据进行处理。测定瞬时速度，画出v-t图象，并通过图象来分析物体的运动情况。突破方法：采用边讲边做的方式，遇到问题让学生多思考，激发他们探究的热情，并引导学生试着解决这些问题。教师加强示范作用，学生规范训练。教学过程 一、课堂导入初中物理的学习告诉我们,测量时间的基本仪器-秒表.进入高中,我们将进一步学习更加精密的测量时间的仪器-打点计时器二、复习预习什么是打点计时器?如何使用打点计时器?如何利用打点计时器测速度?如何利用测出的速度对物体的运动状态进行分析?三、知识讲解考点/易错点1 实验原理与器材电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是46伏，电源频率是50HZ，它每隔002s打一次点，电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为60HZ时，它每隔1/60s打点一次。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变化，从而了解物体运动的情况。电磁打点计时器；电火花打点计时器;纸带；复写纸片；两根导线；低压交流电源；刻度尺考点/易错点2 实验步骤如果用电磁计时器:（1）把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并且压在纸带上面。（2）在打点计时器的两个接线柱上分别接上导线，两根导线的另外一端分别接到低压交流电源（46V）的两个接线柱上。（3）打开电源开关，用手水平地牵拉纸带，纸带被打上了许多小点。（4）取下纸带，从能看得清的点数起，如果有N个点，那么，点子的间隔数为N1个，用t=0.02（N1）计算，这段纸带记录的时间是多长。（5）用刻度尺测量一下，从开始计时的点起到最后一个点的距离s是多少。（6）利用公式v=s/(0.02N-0.02)计算纸带运动的平均速度。（7）在纸带上打出连续的6个点，分别标上记号0，1，2，3，4，5。相邻的两个点间的距离为S1，s2，s3，s4，s5，各有多长，看看它们是否相等。若S1= s2= s3= s4= s5，则拉动的纸带做的是匀速直线运动，若不相等则做变速直线运动。如果用电火花计时器:(1）把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。（2）把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上。（3）按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点。（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点。如果共有N个点，点子的间隔数就为N-1个，用t=0.02(N-1)s计算出纸带的运动时间t.（5）用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s有多长。（6）利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。考点/易错点3 注意事项（1）使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；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。（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，再释放纸带。（3）释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。（4）对打上点的纸带进行数据处理，目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动情况，设打点计时器打点的时间间隔为T，那么纸带上相邻两个点所表示的时间间隔就是T。如果数出纸带上一系列点的总数为N，则打这些点所用的总时间为t=（N1）T，如果测出这N个点之间的总距离s，则t时间内纸带运动的平均速度为v=s/t=s/（N TT）。如果纸带做匀速直线运动，此式计算出来的就是纸带的运动速度。四、例题精析【例题1】【题干】下列说法中正确的是()A电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样B电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的D电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02s 【答案】ACD 【解析】计时原理是电磁原理, 交流电频率一样的是f=50Hz, 时间间隔都是T=0.02s【例题2】【题干】关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是()A 点迹均匀，说明纸带做匀速运动B点迹变稀，说明纸带做加速运动C点迹变密，说明纸带做加速运动D相邻两点间的时间间隔相等 【答案】ABD 【解析】打点计时器的振针打点的频率一定(50Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密【例题3】【题干】图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02s，纸带旁边是一把最小刻度为1mm的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体：(1) 在AC这段时间内的平均速度；(2)在B点的瞬时速度 【答案】(1)0.22m/s(2)0.22m/s【解析】(1)vx/t4.00102m/0.18s0.22m/s(2)根据公式VBx/t来计算B点的瞬时速度为了尽量精确地反映物体在B点的运动快慢，我们尽量在靠近B点的地方取得数据，例如取靠近B点的左右两个点，左边点在刻度尺上的读数是1.77cm，右边点在刻度尺上的读数是2.65cm，那么x2.65cm1.77cm0.88cm，两点间相隔的时间为t0.02s20.04s，所以B点的瞬时速度VBx/t0.88102m/0.04s0.22m/s五、课堂运用【基础】1、 根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A时间间隔B位移C速率D平均速度【答案】AB【解析】因为打点计时器每隔0.02s打一次点，根据纸带上打点的个数可确定出时间间隔，故A正确；由刻度尺可直接测量出两点间距离即位移大小，故B正确；速率和平均速度可通过上述A、B项，再进行计算方可求得，因此C、D项错2、接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的时间顺序是()A先接通电源，后释放纸带B先释放纸带，后接通电源C释放纸带的同时接通电源D先接通电源或先释放纸带都可以【答案】A【解析】按照操作顺序，必须先接通电源，让计时器工作稳定后再释放纸带，所以只有A正确3、 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是()A点痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况【答案】ABD【解析】打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间，点间的距离记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况【巩固】1、关于打点计时器打出纸带上的点，下列叙述正确的是（）A.必须从第一个点开始选取整条纸带B.根据情况选取点迹清晰的部分纸带C.选取的第一个点记数为1，到第n个点的时间间隔为0.02nsD.选取的第一个点记数为1，到第n个点的时间间隔为0.02（n1）s【答案】BD【解析】点迹不清晰，无法读取时间。每打两个点的时间间隔为0.02s2、某同学在用打点计时器做试验时，得到的纸带如图1所示，请你判断一下这可能是因为（）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.打点针压得过紧【答案】D【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。如果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，这样就会在复写纸留下一段一段的小线段3、如图所示的纸带是某同学练习使用打点计时器得到的，若所用电源频率为50Hz,从打下A点到打下B点，共13个点迹，历时_s，用刻度尺测量AB之间的距离，使刻度尺的零刻度线对准A点，B点如图所示，位移大小为_m，这段时间内纸带运动的平均速度是_m/s【答案】0.24；0.1155；0.48【解析】A点与B点之间有12个时间间隔；对应时间为t=120.02s=0.24s；由刻度尺知，AB间的距离为0.1155m；在AB段上的平均速度v=x/t= 0.48m/ s【拔高】1、 某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图所示，图中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D依次表示点O以后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点。（1）打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式VG=_进行计算，式中各量的意义是_（2）用上式计算出打下点G时重锤的速度为VG=_m/s 【答案】（1）vG= FH /2T，FH表示F、H两点间的距离。（2）vG=1.3m/s【解析】（1）vG= FH /2T，FH表示F、H两点间的距离。（2）vG=1.3m/s2、某次打点计时器在纸带上依次打出A、B、C、D、E、F等一系列的点，测得距离AB=11.0mm,AC=26.5mm,AD=40.0mm,AE=48.1mm,AF=62.5mm。通过计算说明在打A、F点的时间间隔内，纸带是否做匀速直线运动。如果是，则求速度；如果不是，则求平均速度。已知打点时间间隔为0.02s。【答案】不是, 0.625m/s【解析】AB=11.0mm,BC=ACAB=15.5mm,CD=ADAC=13.5mm,DE=AEAD=8.1mm,EF=AFAE=14.4mm,各段距离不等，说明在打A、F点的时间间隔内，纸带不是做匀速直线运动。V=AF/t=62.5103 m/( 0.025s)=0.625m/s3、图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s打一个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为每隔两点选定的计数点。根据图中标出的数据，打A、D点时间内纸带的平均速度有多大？打B点时刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗？为什么？【答案】231.25cm/s;212.50cm/s; 无法算出OD段的平均速度【解析】AD段的平均速度，当时间间隔很短时，可以用平均速度代替瞬时速度，故B点的瞬时速度 ，无法算出OD段的平均速度，因为不知道O、D间有多少个点，因而不知道OD段的时间间隔。课程小结本课是高中阶段的第一堂涉及实验的课程，使学生养成良好的实验习惯和实验态度显得非常重要，而且打点计时器是一个既重要又较