人教版必修1 第1章 4　实验：用打点计时器测速度 学案.doc

4实验：用打点计时器测速度一、实验目的1了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用2理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度3理解速度时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法二、实验原理1打点计时器的原理及使用电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220 v交流电源6 v以下交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02 s0.02 s记录信息位置、时刻或位移、时间2.跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移x，打两个点的时间可用t(n1)0.02 s求得，则平均速度，当t很短时，可以认为为t时刻的瞬时速度三、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 v交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸.一、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/ms112二、数据处理1用打点计时器测量瞬时速度(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔t50.02 s0.1 s在纸带上用o、a、b、c、d、标出这些“计数点”，如图141所示图141依次测出oa、ab、bc、cd、之间的距离x1、x2、x3、x4、.(3)a、b、c、d各点的瞬时速度分别为：va、vb、vc、vd、.2用图象表示速度 用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图142所示的vt图象. 图142三、误差分析1利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度2若采用分段测量计数点间的位移x，会使测量误差增大减小此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四、注意事项1如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n1)个，它们的时间间隔为(n1)0.02 s.2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3手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集4使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，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5为了减小实验误差，计数点要每隔t0.1 s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，x、t应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间即v.6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7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点o之间的距离)，读数时应估读到毫米的下一位实验探究1打点计时器的原理及使用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顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处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 (选填“交流”或“直流”)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x；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t ；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 【解析】a中电磁打点计时器应使用低压交流电源；b中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；d中纸带上记录的时间t(n1)0.02 s合理的实验步骤为baedcf.【答案】见解析实验探究2计算瞬时速度并画vt图象某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出a、b、c、d、e、f、g共7个计数点相邻计数点间的距离如图143所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s(本题计算结果均保留3位有效数字)图143(1)在实验中，使用打点计时器时应先 再 (选填“释放纸带”或“接通电源”)(2)每两个计数点间还有 个点没有标出(3)试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s测一次速度，计算出打下b、c、d三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表.vbvcvdvevf数值(ms1)0.6400.721(4)将b、c、d、e、f各个时刻的瞬时速度标在图144直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线图144【解析】(1)在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带(2)每两个计数点间还有n114个点没有标出(3)vb m/s0.400 m/s；vc m/s0.479 m/s；vdm/s0.560 m/s.(4)图线如图所示：【答案】(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.40004790.560(4)见解析图(1)求瞬时速度：取包含该点的尽可能短的时间间隔，应用“极限”的思想求物体的瞬时速度.如若要求纸带上b点的速度，通常是求出b点前、后相邻两点a、c间的平均速度，以此来代替b点的瞬时速度.(2)图象法：图象法是处理实验数据的常用方法，运用图象处理数据有很多优点，但在利用数据作图的过程中，