高中物理 第一章 第4节 实验：用打点计时器测速度课件 新人教版必修1.ppt

4实验 用打点计时器测速度 第一章运动的描述 学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 1 了解电磁打点计时器 电火花计时器的构造及工作原理 2 学会使用打点计时器 3 掌握测瞬时速度的方法 会用打出的纸带求瞬时速度 4 理解速度随时间变化的图象的意义 掌握描点法画图象的方法 并能根据图象分析物体的运动 一 了解打点计时器 1 打点计时器的作用及分类打点计时器是一种使用电源的计时仪器 当电源频率为50hz时 它每隔打一次点 打点计时器和纸带配合 可以记录物体运动的时间及在一段时间内的 这就为研究物体的运动提供了可能 供高中学生实验用的打点计时器有电磁打点计时器和计时器两种 知识探究 交流 0 02s 位移 电火花 答案 2 电磁打点计时器 如图1所示 图1 1 工作电压 以下的交流电源 2 原理 接通交流电源后 在线圈和永久磁铁的作用下 便振动起来 带动其上的上下振动 这时 如果纸带运动 振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点 6v 振片 振针 答案 3 电火花计时器 如图2所示 1 工作电压 v交流电源 2 原理 当接通电源 按下脉冲输出开关时 计时器发出的脉冲电流经放电针 墨粉纸盘到纸盘轴 产生火花放电 于是在运动的纸带上就打出一行点迹 220 图2 答案 4 两种计时器误差比较计时器使用中对纸带运动阻力极小 因而系统误差较小 电火花 答案 二 练习使用打点计时器 1 把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带 2 把打点计时器的两个接线柱接到电源上 电磁打点计时器接6v以下低压交流电 电火花计时器接220v交流电 3 先接通电源开关 再用手水平拉动纸带 纸带上就打出一行小点 随后立即关闭电源 4 取下纸带 从能够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 交流 n 1 0 02s 答案 5 用刻度尺测量出从开始计数的点到最后一个计数点间的距离 x 三 用打点计时器测量瞬时速度 1 既然打点计时器打出的纸带既记录了物体的运动时间 又记录了这段时间内物体的位移 那我们能不能借助打点计时器和纸带测量物体运动的平均速度呢 能不能测量物体运动的瞬时速度呢 答案 2 打点计时器所用电源的频率为50hz 某次实验中得到一条纸带 用毫米刻度尺测量如图3所示 纸带在a c间的平均速度为m s 在a d间的平均速度为m s b点的瞬时速度更接近于m s 图3 解析答案 返回 解析由题意知 相邻两点间的时间间隔为0 02s a c间的距离为14mm 0 014m a d间的距离为25mm 0 025m b点的瞬时速度更接近于0 35m s 答案0 350 420 35 返回 例1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 使用打点计时器拉动纸带时 拉动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 一 打点计时器的应用原理及操作 典例精析 归纳总结 解析答案 归纳总结 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 归纳总结 使用打点计时器的注意事项 1 使用打点计时器打点时 应先接通电源 待打点计时器打点稳定后 再拉动纸带 2 打点前应使物体停在靠近打点计时器的位置 3 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 4 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 针对训练1 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质量和形状d 纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况 解析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 而不能反映物体的质量和形状 abd 解析答案 例2在用打点计时器 电源频率为50hz 研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中 纸带的记录如图4所示 图中前几个点模糊 因此从a点开始每5个点取一个计数点 试根据纸带求解以下问题 二 瞬时速度的计算和速度图象的画法 图4 1 纸带的哪一端与物体相连 2 相邻计数点间的时间间隔是多少 解析由物体的初速度为零 可判断纸带左端与物体相连 答案左端解析由交流电源频率为50hz知 相邻计时点间的时间间隔为0 02s 每5个点取一个计数点 则计数点间的时间间隔 t 5t 0 1s 答案0 1s 解析答案 图4 3 bd段对应的平均速度是多大 4 打c点时瞬时速度的大小 解析由纸带可知xbd 49 60 12 38 cm 0 3722m tbd 2 t 0 2s 解析c点瞬时速度近似等于bd段的平均速度 故vc 1 861m s 答案1 861m s 答案1 861m s 总结提升 解析答案 图4 总结提升 1 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 针对训练2除打点计时器外 人们还用频闪照相法来记录物体运动的时间和位移 如图5所示是采用每秒闪光10次的相机拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片 照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0 1s 这样便记录了小球运动的时间 而小球运动的位移可以用尺子量出 图5 根据小球的频闪照片提供的信息在图6中作出小球的v t图象 并由图象确定第一次曝光时小球的速度 图6 解析答案 返回 解析可以求出第2 3 4 5次曝光时小球的速度 小球的v t图象为直线 如图所示 延长图线可知第一次曝光时小球的速度v1 0 40m s 答案v t图象见解析图0 40m s 返回 1 练习使用打点计时器时 接通电源与释放纸带让纸带 随物体 开始运动 这两项操作的先后顺序是 a 先释放纸带 后接通电源b 先接通电源 后释放纸带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 达标检测 1 2 3 解析答案 解析开始记录时 应先给打点计时器通电打点 然后释放纸带 如果先放开纸带 再接通打点计时器的电源 会导致物体运动较快 不利于数据的采集和处理 会对实验产生较大的误差 同时先打点再释放纸带 可以使打点稳定 提高纸带利用率 可以使纸带上打满点 a c d错误 b正确 b 2 你左手拿一块表 右手拿一支笔 当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带 使纸带在你的笔下向前移动时 每隔1s用笔在纸带上点下一个点 这就做成了一台 打点计时器 如果在纸带上点下了10个点 则在打下的这些点的过程中 纸带的运动时间是 a 1sb 9sc 10sd 11s 1 2 3 b 解析每隔1s用笔在纸带上点下一个点 如果在纸带上点下了10个点 也就有9个时间间隔 所以纸带的运动时间是9s 故选b 解析答案 3 如图7所示为某次实验时打出的纸带 打点计时器每隔0 02s打一点 图中o点为第一个计数点 a b c d为相邻的计数点 每相邻计数点间还有一个点未画出 根据图中标出的数据 打a d两点时间内纸带的平均速度是 打b点时纸带的瞬时速度是 你能算出