实验：用打点计时器测速度_教案2

教师姓名学生姓名年级初高衔接学科物理课题名称第一章第四节 用打点计时器测速度课型时间教学目标（1）了解打点计时器的原理,会使用打点计时器。（2）会对纸带上记录的原始数据进行处理,会用打点计时器测瞬时速度。（3）能描绘v-t图象，理解图象的物理意义,会通过图象来分析物体的运动情况。教学重难点重点：1、打点计时器的使用方法。2、能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。3、会用描点法描绘物体的速度时间图象，并从中获取物理信息.难点：对纸带上记录的原始数据进行处理，描点法画v-t图象，并通过图象来分析物体的运动情况。教学过程教学过程A 预习本节内容，了解本节内容基本概况B、新课教学一、打点计时器引入：请说一说你知道的计时器仪器有哪些？ 古代日晷、漏滴、手表（钟表）、秒表、原子钟。 如何测定一人走路时经过某标杆时的速度？直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时可以尝试用秒表和尺子通过测量物体运动的时间和位移来计算物体运动的速度。. 我们引入一个新的计时仪器打点计时器。1、 电磁打点计时器观察电磁打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。（1） 电磁打点计时器使用什么电源？ （2）电磁打点计时器振动片为什么会振动？大家想一想能不能使用直流电源，为什么？ （3）电源的频率是50 Hz时意味着什么？5个间距对应的时间为多少秒？如果频率低于50 Hz呢？2、电火花计时器观察电火花打点计时器并阅读其使用说明书，明确结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。交流与讨论：从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，电火花计时器可能误差可能会更小些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.问题1：电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？将复写纸套在复写纸定位销上，推动调节片，可调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过.问题2：振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？可检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置.可能是复写纸该换新的了.可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位置.可能是振针的位置太高，调整振针的位置，直到打出点为止.问题3:：开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？因打点计时器是按间歇工作设计的，故长期工作可能会因线圈发热而损坏.问题4：打点计时器记录了哪些信息？时间和位移，反映物体的运动的快慢根据纸带求出物体运动的速度？二、平均均速度和瞬时速度怎样理解平均速度和瞬时速度关系的？如图测量出包括E点在内的D、F两点间的位移x和时间t，算出纸带在这两点间的平均速度=，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度。可以大致表示E点的瞬时速度，D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度.然而D、F两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移x，同时记录对应的时间t，填入教材第21页中设计好的表1中。.根据=算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度。从该表中能粗略看出手拉纸带运动的速度变化情况。三、vt图像刚才我们从表2中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况，我们怎样直观地描绘这种变化情况呢？请看课文并回答.在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度，用横坐标表示时间，根据表中各时刻的速度，将（v，t）作为一组坐标在图象中描点，将点连线后得出的图象称为速度时间图象（v-t图象），简称速度图象.我们从根据实测数据所描的点，可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律.是否是将这些点连成折线呢？速度的实际变化应该是比较平滑的，所以，如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点，曲线反映的规律应该与实际情况更接近.换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍.我们观察图象，可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况.从vt图像还能获得到哪些信息？能直观反映物体运动速度与时间的变化关系，能反映物体运动的方向。体会图象在反映两物理量时的直观性。百米赛跑时运动员的速度从始至终是不变的吗？在学校举行的秋季运动会中，某同学获得了高一级100 m赛跑的第一名，他的成绩是12.21 s.按照你的估计画出他在比赛过程中的vt图象如图所示.（思考提示：这位同学赛跑时的速度从始至终都是不变的吗？如果有变化，你估计是怎样的变化？把这种变化用图线表示出来时，要考虑哪些描述运动的物理量？）解析：100 m赛跑时这位同学的速度不是从始至终保持不变的.起跑时从静止开始加速，速度迅速增大，然后以大致相等的速度完成后段路程.该运动员的速度图象要求具有的特征：（1）速度图线从零开始.（2）能反映开始的加速段和后来的匀速，图线具有前段较陡，后段较平缓.（3）图线所围的面积约为100 m，可通过数格的方法进行，大于半格的算一个，小于半格的不算.当堂作业一、选择题1关于打点计时器在纸带上打出的点痕，下列说法中正确的是（ ）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运动情况D根据纸带上的点痕可以知道任一时刻运动物体的瞬时速度2在使用打点计时器前应检查（ ）A、所用电源是否符合要求 B、纸带是否平整C、打点周期的等时性是否良好 D、复写纸安装是否正确3由打点计时器打出的纸带可以直接得到（可直接测量得到，而不需经过计算）的物理量是（ ）A、时间间隔 B、位移 C、加速度 D、平均速度4在使用打点计时器时（ ） A、 每打完一列点子就要切断电源 B、不要移动圆形复写纸片的位置C、纸带一定要从两限位孔穿过，并且压在复写纸的下面D、侧向移动限位孔位置，在一条纸带上可以打出两列点，提高纸带的利用率5在使用打点计时器时（ ）A、应先接通电源，再使纸带运动 B、应先使用纸带运动，再接通电源C、在使纸带运动的同时接通电源 D、先使纸带运动或先接通电源都可以6下面是四位同学在测定匀速运动的小车的速度时分别打出的四条纸带 ，纸带上的点迹比较理想的是（ ）7运动小车拉动的纸带通过打点计时器后，在纸带上留下的点子中有5 个连续清晰的点，测出5 个点间的距离为20cm，则（ ） A、小车运动的平均速度为2.00m/sB、小车运动的平均速度为2.50m/s C、小车运动的平均速度为200m/sD、小车运动的平均速度为250m/s8某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，纸带上打下了一列点，他要根据这列点计算纸带运动的平均速度及纸带是否做匀速直线运动，则下列操作正确的是（ ）A、他首先查清共有多少个点B、他首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点C、他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能够看清点间的总长度，用来计算平均速度。D、他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度，判断是否是匀速运动。二、填空题9根据图所示的打点计时器构造图，指出各主要部件的名称： ，_ _，_ _， ， ，_ _，_ _，_ _，_ _。10电磁打点计时器的电源应是_电源，通常的工作电压为_伏，实验室使用我国民用电时，每隔_秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为_秒。11电磁打点计时器是一种使用交流电源的 仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔 s打一次点，现在用打点计时器测定物体的加速度，当电源频率低于50Hz时，如果仍按频率为50Hz的时间间隔打一次点计算，则测出的加速度数值（选填“大于”，“小于”，或“等于”频率为50Hz时测出的加速度的值。12打点计时器是一种使用 流电源的 仪器，它的工作电压为 V，当电源频率为50Hz时，它第隔 s打一次点，当电源的频率为60Hz时，它第隔 s打一次点。13下图是某同学用打点计时器（电源频率为50Hz）研究某物体运动规律时得到的一段纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度为 m/s，BC段的平均速度为 m/s，而AD段的平均速度是 m/s。第四节：用打点计时器测速度 课后作业 姓名 一、选择题（每小题有一个或多个选项符合题意）1.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是()A打点计时器应用低压交流电源，交流电频率为50Hz；B纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面；C要先通电，后释放纸带，纸带通过后立即切断电源；D为减小摩擦，每次测量应先将纸带理顺。2 运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（ ）A物体运动的时间 B物体在不同时刻的位置； C物体在不同时刻的速度； D物体在不同时间内的位移。3手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm，则（ ）A手运动的平均速度为0.03m/s B手运动的平均速度为1.5m/sC手运动的平均速度为1.8m/s D手运动的平均速度为180m/s4在使用电磁打点计时器时，有时发现计时器的打点周期不稳定，其原因可能是A交流电源的电压不稳定 B交流电源的频率不稳定 C巳永久磁铁的磁性太弱 D振片的固有频率与交流电源的频率有偏差5根据打点计时器打好的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度6根据打点计时器打好的纸带，通过适当的计算可以得到的物理量是（ ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度8某同学用电磁打点计时器做实验时，在纸带上留下的不是圆点，而是一列短线，这可能是因为 ( )A打点计时器错接在直流电源上；B电源频率不稳定；C打点的振针压得过紧； D打点的振针压得过松。二、填空题（把答案填在相应的横线上或按题目要求作答）9用打点计时器可测纸带运动的时间和位移下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号顺序写在空白处A在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压 电源的两个接线柱上。B把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过 ，并压在 下面。C用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离。D切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间 。E打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。F利用公式计算纸带运动的平均速度。实验步骤的合理顺序是 10使用打点计时器时，下列问题对实验的影响是什么？（1）错接在直流电源上，影响是 （2）电源频率不稳，影响是 （3）打点针压得太紧，影响是 （4）电源电压不稳，影响是 （5）振针过长，影响是 11美国著名短跑运动员卡尔刘易斯曾以9.86s跑完100m在这次赛跑中，从起跑点算起每10m所用时间分别是：1.88s、1.08s、0.92s、0.89s、0.84s、0.84s、0.84s、0.83s，最后20m用了1.74s从这组数据可以算出，他跑完100m的平均速度是_m/s，平均速度最小的是第_个10m，平均速度最大的是第_个10m。 12如图1所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，纸带的右端后通过打点计时器从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是 。若所用电源频率为50Hz，从打下A点到打下D点， 共13点，历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度是 m/sBD段的平均速度是 m/s。13电火花打点计时器使用交流 V电源工作，它是利用 在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器工作电源频率是50Hz，如果用它测量时，实验者不知工作电压的频率变为60Hz，仍按50Hz的频率计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是 （填“偏大”或“偏小”）。 ABCDEO010203040cm图214某组学生研究小车从斜面上滑下实验，得到如图2所示的纸带，纸带上的计数点用O、A、B、C、D、E表示根据图上数据，可判断小车做 运动，小车经过B点时的速度是_ _cm/s，小车经过D点时的速度是_cm/s(相邻计数点间的时间间隔为0.1s)三、解答题（解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）OAB1.30CDEFG3