【志鸿全优设计】高中物理 第一章第4节实验 用打点计时器测速度目标导学 新人教版必修1.doc

4实验：用打点计时器测速度课堂合作探究问题导学一、打点计时器的原理及使用活动与探究11电磁打点计时器使用低压交流电源工作，能不能使用直流电源？为什么？2从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个误差可能会更小？3关于打点计时器的使用说法正确的是（）a电磁打点计时器使用的是6 v以下的直流电源b在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源c使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小d电源的电压越高，打点的时间间隔就越小迁移与应用1打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了（）a物体运动的时间b物体在不同时刻的位置c物体在不同时间内的位移d物体在不同时刻的速度（1）两种计时器使用的都是交流电源，当电源的频率为50 hz时，都每隔0.02 s打一次点。不过它们使用的工作电压不同，电磁打点计时器的工作电压在6 v以下，电火花计时器的工作电压是220 v。（2）电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。（3）实验时，将打点计时器固定在桌子上，以免在拉纸带时晃动它，并要轻轻试拉纸带，应无明显阻滞现象，同时复写纸应该能随纸带的移动而移动。必要时，可通过定位轴的前后移动来调节复写纸的位置。（4）若纸带上出现双点或漏点现象，可通过适当调整振动片的长度予以纠正；若纸带上出现拖痕和点迹不清，应调整振针长度。二、实验步骤活动与探究21某学生在用打点计时器做“用打点计时器测速度”的实验，如图所示，其中有错误与不妥之处，请把它找出来。2实验前打点计时器是否需要固定？为什么？如果需要固定，固定前应如何做？3你认为使用打点计时器时，通电和拉纸带的顺序应是什么？手拉纸带的速度应快些还是慢些？为什么？4打点计时器能否工作较长时间？打点之后有必要立即关闭电源吗？迁移与应用2使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：（1）在如下基本步骤中，正确的排列顺序为_。a把电火花计时器固定在桌子上b安装纸带c松开纸带让物体带着纸带运动d接通220 v交流电源e按下脉冲输出开关，进行打点（2）在安装纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在_上，还要检查_是否夹在纸带之间。实验步骤（1）了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。（2）把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 v的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。（3）接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。（4）取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点，则用t0.02（n1） 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x，利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表中。实验次数点数n点划分出的间隔数n1运动时间t/s位移x/m平均速度/（ms1）12三、纸带的测量和数据处理活动与探究31测量各计数点间的位移时，逐个测量较好，还是一次测出各计数点到起始计数点o的距离，再计算各计数点间的距离较好？2如图所示，打点计时器所用电源的频率为50 hz，某次实验中得到一条纸带，用厘米刻度尺测量情况如图所示，纸带在a、c间的平均速度为_ m/s，a、d间的平均速度是_ m/s；b点的瞬时速度更接近于_ m/s。3本实验在处理数据时误差的可能来源是什么？（至少找出两条）迁移与应用3在“用打点计时器测速度”的实验中，如图所示给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得x11.40 cm，x21.90 cm，x32.38 cm，x42.88 cm，x53.39 cm，x63.87 cm。那么：（1）在计时器打出点4时，求小车的速度。（2）在平面直角坐标系中作出速度时间图象，并分析小车的速度如何变化。（1）打点计时器打点的周期为t，则a、b、c、d各点的瞬时速度分别为：va、vb、vc、vd。（2）物体的运动也可以用图象描述，以速度v为纵轴，时间t为横轴，在方格纸上建立直角坐标系，把测出的纸带上各点的速度在坐标系中描点，并用一条平滑的曲线把这些点连起来，即可得到如图所示的vt图象。当堂检测1打点计时器振针打点周期取决于（）a交流电源电压的高低 b交流电源的频率c永久性磁铁的磁性强弱 d振针与复写纸间的距离2对电火花计时器和电磁打点计时器的有关说法中，正确的是（）电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样电火花打点计时器在纸带上打点也是靠振针和复写纸电磁打点计时器打点的是电火花和墨粉a b c d3利用打点计时器打下的纸带（）a能准确测出某点的瞬时速度b能近似测出某点的瞬时速度c能准确测出某段时间内的平均速度d可用任意两点间的平均速度准确表示某点的瞬时速度4一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是点，而是一些短线，这可能是因为（）a打点计时器错接在直流电源上b电源电压不稳定c电源的频率不稳定d振针压得过紧5如图所示是拖动纸带时打点计时器打出的一条纸带，a、b、c、d、e为我们在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，试估算打点计时器打下b、c、d各点时的瞬时速度：vb_ m/s，vc_ m/s，vd_ m/s。答案：课堂合作探究【问题导学】活动与探究1：1答案：当线圈接上交流电源时，振片被磁化成一条形磁铁，其两端极性随线圈中电流方向的改变而周期性地变化。由于振片处于永久磁铁的两极之间，在磁场的作用下而产生振动，振片末端的振针就开始打点。直流电的电流方向不变化，故不能打点。2答案：电火花计时器在使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致，同时它的操作简易，使用安全可靠。3c解析：电磁打点计时器使用交流电源，a错；使用打点计时器时应先接通电源，后让物体运动，b错；打点的时间间隔t，f是电源频率，与电源的电压高低无关，所以c正确，d错误。迁移与应用1：ab解析：电火花打点计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一个点，因此，打在纸带上的点迹可直接反映物体的运动时间，因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置。用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据速度公式可算出物体在不同时刻的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的。活动与探究2：1答案：电磁打点计时器必须接交流电源，而图中所接为直流电源，显然是个错误；开始时，小车离定滑轮端太近，向前运动的余地太小，致使纸带上的计时点过少，给测量带来不便，产生较大误差。2答案：（1）实验前，应将打点计时器固定好。（2）以免拉动纸带时晃动。（3）要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。3答案：（1）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。（2）手拉动纸带时速度应快一些。（3）以防点迹太密集。4答案：打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后有必要立即关闭电源，以保护打点计时器。迁移与应用2：答案：（1）abdec（2）纸盘轴墨粉纸盘解析：根据实验原理，通过对实验仪器的观察，掌握新仪器的使用方法是一种重要的实验能力。电火花计时器的特点是：打点是靠放电针和墨粉纸盘之间的火花放电来实现的，故其操作步骤和电磁打点计时器是相似的。墨粉纸盘应套在纸盘轴上，使它可以转动，并被均匀地利用。墨粉纸盘夹在两条白纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好地转动。活动与探究3：1答案：分段测量误差较大，减小分段测量计数点间的位移x带来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。读数时应估读到毫米的下一位，并且视线要与直尺垂直。2答案：0.350.430.35解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s，a、c两点间的距离为14 mm0.014 m，a、d两点间的距离为26 mm0.026 m。由公式v得vac m/s0.35 m/s，vad m/s0.43 m/s。b点的瞬时速度更接近a、c间的平均速度0.35 m/s。3答案：（1）当交流电的频率不稳定时，计数点间的时间t出现误差。（2）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。迁移与应用3：答