2013-2014学年高中物理人教版必修一同步辅导与检测课件：1.4 实验：用打点计时器测速度.ppt

第四课时实验 用打点计时器测速度 运动的描述 大自然中 物体的运动有快有慢 天空中 日出日落 雄鹰翱翔 草原上 猎豹疾驰 葡萄架上 蜗牛爬行 即使是同一物体 在不同的时刻 其运动的快慢也不相同 如撑杆跳高运动员在上升和下降的各个时刻 运动快慢 速度 不同 怎样测量物体在某一时刻的速度 瞬时速度呢 知识清单 两种计时器 1 电磁打点计时器是一种记录 的仪器 它使用 电源 由学生电源供电 工作电压在 以下 当电源的频率为50Hz时 它每隔 打一个点 2 电火花计时器使用交流电源 工作电压是 1 运动物体在一定时间间隔内位移交流10V0 02s2 220V 3 电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同 不过在纸带上打点的不是振针和复写纸 而是 和 它是利用 在纸带上打出小孔显示出点迹的 使用时 墨粉纸盘套在纸盘轴上 把纸带穿过 并夹在两条纸带之间 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 产生火花放电如下图所示 于是在运动着的纸带上打出了一列点迹 当电源的频率为50Hz时 它每隔 打一个点 3 电火花墨粉火花放电限位孔0 02s 综合拓展 两种计时器的比较1 都使用交流电源 但工作电压不同 2 工作原理不同 但作用相同 纸带上的点可记录与之相连的运动物体的时间间隔和位移 3 电磁打点计时器使用振针和复写纸打点 电火花打点计时器使用电火花和墨粉打点 4 使用电火花计时器时 应把两条纸带正确穿好 墨粉纸盘夹在两纸带之间 使用电磁打点计时器时 应让纸带通过限位孔 压在复写纸下面 5 电火花打点计时器工作时 纸带运动时受到的阻力比较小 实验误差也就较小 特别提示 电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样 打点的时间间隔也都是0 02s 所以今后的叙述中不再区分 统称打点计时器 尝试应用 1 电火花计时器是一种使用 填 交流 或 直流 电源的 仪器 它的工作电压是 V 当电源频率是50Hz时 它每隔 s打一次点 答案 交流计时2200 02 2 关于电火花打点计时器和电磁打点计时器的有关说法中 正确的是 电火花打点计时器和电磁打点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 电磁打点计时器是靠电火花和墨粉打点的A B C D A 知识清单 用打点计时器测量瞬时速度 1 练习使用打点计时器 1 把打点计时器固定在桌子上 纸带穿过 并压在复写纸下 或墨粉盘 面 也可以让两条纸带夹住墨粉盘 2 先接通 后拉动 纸带上就打出一行小点 随后立即 3 取下纸带 从能看得清的某个点数起 数出共有多少个点 如果有n个点 那么打点的间隔数为 个 则纸带的运动时间t s 4 用刻度尺测量从开始计数的一点到最后一点间的距离 1 限位孔下 2 电源纸带关闭电源 3 n 1 n 1 0 02 2 用打点计时器测量瞬时速度方法 如下图所示 根据D F两点的位移 x和时间 t 算出平均速度 用这个平均速度来代表经过E点的 综合拓展 1 注意事项 1 电磁打点计时器振针的高度应适当 并且不要松动 否则会出现漏点 双点等时性不良 甚至打出的是短横线等情况 而且可能对纸带产生过大的摩擦阻力 2 复写纸片或墨粉纸盘不要装反 每打完一条纸带 应将它们的位置调整一下 以充分利用它的不同部位 保证打点清晰 3 实验时要先接通电源 计时器稳定后 再让纸带运动 每打完一条纸带要及时切断电源 4 释放物体前 应使物体停在靠近打点计时器的位置 5 要注意计时点和计数点的不同 2 利用纸带处理数据的方法 1 根据打出的点 数出间隔数 根据打出点的间隔数求时间 2 用刻度尺测量两点间的距离表示物体的位移 3 物体的位移除以时间等于平均速度 若时间间隔合适 某点的瞬时速度近似 等于该段时间内的平均速度 特别提示 1 使用打点计时器时 要切记其使用的方法 2 这里用平均速度代表瞬时速度 是一种近似 是一种方法 极限思想 尝试应用 1 以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤 请将有错误的操作选择出来 A 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 并压在纸带下面B 把打点计时器的两个接线柱分别接上导线 与4 6V低压交流电源相连C 用手水平地牵动纸带 然后打开电源开关D 取下纸带 用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0 时间间隔t 用公式计算纸带运动的平均速度 AC 2 如右图所示 是一同学利用打点计时器打出的一条纸带 纸带上打出的不是圆点 而是如图所示的一些短线 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 打点针压得过紧 D 知识清单 速度时间图象 可在方格纸上建立直角坐标系 用纵坐标表示物体运动的 用横坐标表示 根据各个时刻的速度 将 v t 作为一组坐标再进行 将所描的点连成平滑曲线后得出的图象称为速度 时间图象 v t图象 简称 速度v时间t描点速度图象 综合拓展 速度图象的应用1 读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻 在右图中 0时刻的速度为v0 t时刻的速度为vt 2 求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化所经历的时间 在右图中 0 t时间内速度的变化量为 v vt v0 4 比较物体速度变化的快慢 在vt图象如右图所示中 直线的倾斜程度 斜率 反映了物体速度改变的快慢 倾斜程度越大 表示速度改变得越快 倾斜程度越小 表示物体的速度改变得越慢 直线不倾斜 平行于时间轴 表示物体的速度不变 在上图中 不难看出 物体在0 t1时间内比在t2 t3时间内速度变化得慢 在t4 t5时间内比在t5 t6时间内速度变化得慢 3 判断运动方向 根据速度的正 负判断运动方向 速度为正 表示物体沿正方向运动 速度为负 表示物体沿负方向运动 在右下图中 0 t3时间内物体沿正方向运动 t4 t6时间内 物体沿负方向运动 特别提示 在应用v t图象时 要注意避免以下几种常见的错误 1 把v t图象和x t图象混淆不清 例如 把v t图象中两条直线的交点误认为相遇 在v t图象中根据直线向上倾斜 向下倾斜判断运动方向等等 2 把v t图象误认为是质点的运动轨迹 尝试应用 1 下图中表示匀速直线运动的是 B 2 右图是一个物体运动的vt图象 从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的 1 物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度 2 运动的方向是否变化 3 速度的大小是否变化 怎样变化 答案 1 有初速度 2 方向变化 3 先变大后再不变再变小最后反向变大 用纸带计算平均速度 瞬时速度 如下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 1s 试求打点计时器打下B C D各点时的瞬时速度 vB m s vC m s vD m s 解析 根据用某段时间内的平均速度可以 粗略 代表某点的速度的思想 计算打点计时器打下B C D各点时的瞬时速度 答案 0 260 300 34名师点睛 处理纸带时要看清已知数据指的哪段数据 变式应用 1 在练习使用打点计时器的实验中 得到了一条如图所示的纸带 其中0 1 2 3 是选用的计数点 每相邻两个计数点之间还有3个打出的点没有在图纸上标出 图中画出了将米尺靠在纸带上测量的情况 读出图中所测量点的读数分别是 和 打第2个计数点时纸带的速度是 m s 答案 10 00cm 12 60cm 22 60cm 22 90cm 0 63 速度时间图象 甲和乙两个物体在同一条直线上运动 它们的速度 时间图象分别如右图中a b所示 在t1时刻 A 它们的运动方向相同B 它们的运动方向相反C 甲的速度比乙的速度大D 乙的速度比甲的速度大 解析 在t1时刻 两物体的图线都在t轴的上方 所以两物体都是向正方向运动 A对 B错 在此时刻乙的速度比甲的大 故C错 D对 答案 AD名师点睛 在速度时间图象中 图象在横坐标的上方 表示速度的方向都为正值 只有图象在坐标轴的下方时 才表示速度的方向与所规定的正方向相反 速度的大小可通过