人教版必修一 实验：用打点计时器测速度 教案.docx

实验：用打点计时器测速度 1.理解加速度及其含义 2. 运用加速度公式解决问题 3.理解实验原理，会根据实验原理解决相关问题 4.理解实验方法、实验仪器、实验过程和注意事项 一、加速度对于变速运动，运动的速度是变化的，为了描述物体速度变化的快慢引入一个物理量-加速度，通常用字母a来表示。加速度就是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值即：a.加速度的单位由速度单位和时间单位决定，国际单位制中为m/s2，读作米每二次方秒，常用的单位还有cm/s2，读作厘米每二次方秒。加速度是矢量，加速度的方向与v的方向相同，与v的方向可能相同，也可能相反，也可能不在一条直线上。对于直线运动，加速度与速度方向或者相同、或者相反。加速度与速度方向相同，物体做加速运动；加速度与速度方向相反，物体做减速运动。加速度意义的理解，加速度表示运动速度在一秒内增加或减少的量，例如a=2m/s2，表示物体的速度每经过一秒钟增加2m/s，设t=1s时刻速度为1 m/s，t=2s时刻速度增加为3m/s，t=3s时刻速度增加为5m/s。二、实验：用打点计时器测速度常用打点计时器分有两种：电磁打点计时器和电火花计时器。电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其工作电压是4 6v，电源的频率是50h ，它每隔0.02s打一次点。 电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220v交流电压，当频率为50h 时，它每隔0.02s打一次点，电火花计时器工作时，对纸带的阻力比较小，它比电磁打点计时器实验误差小。 如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。 使用打点计时器的注意事项 1.打点计时器使用的电源必须是低压交流电源，且电压是4 6v。 2.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是小横线，应调整振针具复写纸片的高度，使之大一点。 3.使用打点计时器，应先接通电源，待打点计时器稳定后再放开纸带。 4.使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。 5.复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，若还不够清晰，考虑更换复写纸。 6.打出的纸带长度除以所用时间就计算出了物体的运动速度。类型一：加速度概念例1：关于加速度，下列说法正确的是( )a加速度表示速度“增加”b加速度表示速度“变化”c加速度表示速度变化的快慢d加速度表示速度变化的大小解析：加速度这个概念的引入，是用来描述速度变化的快慢，或者说描述速度变化率的大小，而并不表示速度的“增加”或者“变化”“速度变化大小”等，故abd错误，c正确；答案：c类型二：加速度计算例2：2011年3月16日，亚冠联赛g组赛第二轮，山东鲁能泰山队主场迎战日本大阪樱花队，最终鲁能泰山以20完胜大阪樱花比赛时，若足球以8 m/s的速度飞来，运动员在0.2 s的时间内将足球以12 m/s的速度反向踢出试求足球在这段时间内的平均加速度解析：以足球初速度的方向为正方向，则v08 m/s，足球反弹后的速度v12 m/s，则足球在这段时间内的平均加速度为a m/s2100 m/s2，其中负号表示加速度的方向与规定的正方向相反，即足球的平均加速度大小为100 m/s2，方向与初速度的方向相反答案：100 m/s，方向与初速度的方向相反类型三：加速度图像及计算例3：有四个运动的物体a、b、c、d，物体a、b运动的s-t图象如图3-3甲所示，物体c、d运动的v-t图象如图3-3乙所示，由图象可以判断出物体a做的是 运动；物体c做的是 运动。在0-3 s的时间内，物体b运动的位移为 m，物体d运动的位移为 m。01234551015t/ss/mab01234551015t/sv/ms-1dc甲 乙 图3-3 解析：甲图是位移-时间图象，图线的斜率等于速度，倾斜直线的斜率不变，则物体速度不变，说明物体a做的是匀速直线运动图乙是速度-时间图象，表示速度随时间均匀变化，物体c做的是初速为零的匀加速直线运动在0-3s的时间内，物体b运动的位移为10m在0-3s的时间内，根据“面积”读出物体d的位移为xd=m=37.5m，c的位移为xc=，由于c、d都从原点同时向同一方向作直线运动，则物体d距c的最远距离为22.5m答案：匀速直线，初速为零的匀加速直线，10，22.5类型四：打点计时器例4：电磁打点计时器的打点周期取决于（ ） a.交流电压的高低 b.交流电的频率 c.永久磁铁的磁性强弱 d.振针与复写纸间的距离解析：电磁打点计时器的打点周期，即振针击打复写纸和纸带的周期，从它利用电磁感应打点的原理可知，振针是由振片带动振动的，而振片上下振动的周期就是线圈中磁场变化的周期，与所用交流电源的电流方向变化周期相对应.也就是交流电的周期，等于交流电的频率的倒数，即若使用电源的频率为50 h ，则交流电的周期为1/50 s=0.02 s.我国使用的交流电的频倒数，即若使用电源的频率为50 h ，则交流电的周期为频率统一为50 h . 正确选项为b。答案：b类型五：测速度实验例5：使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：(1)在下列基本步骤中，正确的排列顺序为 a把电火花计时器固定在桌子上b安放纸带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)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 上，还要检查 是否夹在纸带之间解析：在相同的时间内发生的位移相同，物体做匀速直线运动，而打点计时器每隔一定时间打一个点，时间相同，若做匀速直线运动，其点与点之间的间隔应相同，由此可知b正确答案：b图123例6：如图123为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s打一个点，图中o点为第一个点，a、b、c、d为每隔两点选定的计数点。根据图中标出的数据，打a、d点时间内纸带的平均速度有多大？打b点时刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你能算出打o、d点时间内纸带的平均速度吗？为什么？解析：ad段的平均速度cm/s=231.25cm/s。当时间间隔很短时，可以用平均速度代替瞬时速度，故b点的瞬时速度cm/s=212.50cm/s。无法算出od段的平均速度，因为不知道o、d间有多少个点，因而不知道od段的时间间隔。基础演练1、（2014-2015人大附）下面的物理量中有一个不是矢量是（）a质量b速度c加速度d力答案：a2、（2014-2015人大附）关于物体运动的速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（）a速度变化量越大，加速度就越大b速度变化率越大，加速度就越大c加速度方向为正，速度变化量的方向可以为负d加速度方向不变，速度方向也不变答案：b3（2014-2015河北梁集中 ）汽车在一条平直公路上行驶，其加速度方向与速度方向一致现在加速度减小，有下列四种说法，其中正确的是( ) a、汽车的速度也减小 b、汽车的速度仍在增大 c、当加速度减小到零时，汽车静止 d、当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大答案：bd4（2014-2015河北梁集中 ）一物体以5 m/s的速度垂直于墙壁碰撞后，又以5 m/s的速度反弹回来若物体与墙壁作用时间为0.2 s，取碰撞前初速度的方向为正方向，那么物体与墙壁碰撞的过程中，物体的加速度为()a10 m/s2b10 m/s2c50 m/s2 d50 m/s2答案：d5、（2014-2015河北梁集中 ）根据给出的速度和加速度的正负，对下列运动性质的判断正确的是( ) a、v00、a0，物体先做加速运动，后做减速运动 b、v00、a0，物体做加速运动 c、v00、a0，物体先做减速运动，后做加速运动d、v00、a=0，物体做匀速直线运动答案：bcd6.一质点做匀变速运动，初速度大小为2m/s，3s后末速度大小变为4m/s，则下列判断正确的是（ ）a.速度变化量的大小可能小于2m/sb.速度变化最的大小可能大于2m/sc.加速度大小可能小于6m/s2d.加速度大小一定大于6m/s2答案：bc7.关于加速度，下述说法中正确的是( )a.加速度的大小与速度的大小无必然联系b.加速度的方向与速度的方向可能相同，也可能相反c.加速度很大时物体速度可能很小d.加速度大的物体速度变化一定很大答案：abc图1-2-78如图1-2-7所示是打点计时器打出的一条纸带，可以用ac之间的平均速度表示b点的 ，并且a、c两点离b点越近，算出的平均速度越 （填“接近”或“远离”）b点的瞬时速度。答案：瞬时速度接近9以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤，其中有错误的操作是()a把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并压在纸带上面b把打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与4 6 v低压交流电源相连c用手水平地拉动纸带，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，用公式v计算纸带运动的平均速度答案：c10.小明从家中出发，沿平直的公路以一定的速率走到邮局。发信之后，沿原路以相同的速率返回。设出发时速度方向为正方向，则图中能正确描述小明运动情况的v-t图象是()答案：b11（2014-2015河北梁集中 ）如图为一物体做直线运动的vt图象，则在0 t1和t1 t2时间内()a速度方向相同，加速度方向相同b速度方向相同，加速度方向相反c速度方向相反，加速度方向相同d速度方向相反，加速度方向相反答案：b12（2014-2015河北梁集中 ）如图所示是一物体的速度与时间的运动图象，根据此图象下列判断正确的是( ) a、物体在0 t1内做加速运动，在t1 t2内做减速运动 b、物体t1时刻前后的运动方向相反 c、物体的位移先增大后减小d、物体在0 t1的平均加速度小于在t1 t2的平均加速度答案：ad13. （2014秋西城区期末）在如图所示的速度v随时间t变化的图象中，表示物体做匀加速直线运动的是（）abcd答案： ac14【本资料来源：全品高考网、全品中考网；全品教学网为您提供最新最全的教学资源。】3用打点计时器测速度，得到如图一段纸带，测得ab7.65 cm，bc9.17 cm，已知交流电的频率为50 h ，则打b点时物体的瞬时速度为 m/s，物体运动速度变化的特点是 。答案：2.10速度增大15. 图1-2-8甲和乙两个物体在同一直线上运动, 它们的vt图像分别如图1-2-8中的a和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答案：ad16.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。答案：低压交流，4 6,0.02秒，0.1巩固提高1物体做匀加速直线运动,加速度为2 m/s2,就是说 （ ）a、物体速度的变化量为2 m/sb、任意1s内末速度都是初速度的2倍c、在任意1s内,物体的初速度可能比末速度大2 m/sd、开始运动1s后任意时刻的瞬时速度比1s前的瞬时速度增加2 m/s 答案：dt（s）v（m/s）510-5oab图1-3-22如图1-3-2所示，是a、b两个物体运动的速度图象，则下列说法中正确的是（ ）a、物体a的运动是以10m/s的速度匀速运动b、物体b的运动是先以5m/s的速度与a同向c、物体 b在最初得s内位移是10md、物体 b在最初得s内路程是10m答案：abd3、如图所示为某物体做匀加速直线运动的v-t图像，根据图中的数值。请你算出物体运动的加速度的大小，并用v1=10m/s，v0=6m/s，t=20s，v=4m/s写出加速度a的一般表达式。答案：a=a=4. 下列表示匀速直线运动图像的是 （ ）dacb答案：abd4.（2014-2015河北梁集中 ）如图所示是某质点运动的速度图象，由图象得到的正确结果是()a0 1 s内的加速度是2 m/s2b1 2 s内的位移大小是2 mc0 1 s内的加速度大于2 4 s内的加速度d0 1 s内的运动方向与2 4 s内的运动方向相反答案：abc5某物体作直线运动的速度一时间图象如图4所示.根据图象回答：（1）物体在oa段作 运动，加速度为 m/s2，在ab段作 运动，加速度是 m/s2.（2）物体在2s末的速度是 m/s.（3）物体的最大位移是 m.答案：初速度为零的匀加速直线，1，初速度为4m/s的匀减速直线，-2，2，126一个小孩在蹦床上作游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图象如图3-2所示，图中oa段和cd段为直线则根据此图象可知，小孩和蹦床相接触的时间为（ ） at2 t4 bt1 t4 c. t1 t5 dt2 t5答案：c7.如图1-2-11所示是用纸带拖动小车用打点计时器测定速度打出的一条纸带a、b、c、d、e为我们在纸带上所选的记数点相邻计数点间的时间间隔为0.1 s试求：打点计时器打下b、c、d各点时小车的即时速度图1-2-11 答案：vb=0.26m/s,vc=0.30m/s,vd=0.34m/s8某同 用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率50 h 。在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，a、b、c、d是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xa16.6 mm，xb126.5 mm，xd624.5 mm。若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为 s。(2)打c点时物体的速度大小为 m/s。(取2位有效数字)答案：(1)0.1 s(2)2.5 m/s9.某轿车行驶的最大速度是某卡车最大速度的2倍，它们由静止开始做匀加速直线运动并达到最大速度，卡车所用时间是轿车所用时间的3倍求轿车的加速度与卡车的加速度大小之比答案：6：110.计算物体在下列时间段内的加速度：（1）一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动，经10s速度达到108 kmh。（2）以40 ms的速度运动的汽车，从某时刻起开始刹车，经8 s停下。（3）沿光滑水平地面以10 ms的速度运动的小球，撞墙后以同样的速率反方向弹回，与墙接触的时间为0.2 s。答案：（1）a13 ms2，（2）a25 ms2，（3）a3100 ms2；11某一兴趣小组的同 们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图1-2-19所示，图中直尺的单位为cm，点o为纸带上记录到的第一点，点a、b、c、d、依次表示点o以后连续的各点已知打点计时器每隔t0.02 s打一个点图1-2-19(1)打点计时器打下点g时重锤的速度可用表达式vg 进行计算，式中各量的意义是 .(2)用上式计算出打下点g时重锤的速度为vg m/s.答案：(1)vg fh表示f、h两点间的距离 (2)1.301.如图是某物体做直线运动的速度图象，由图象可得到的正确结果是( ) a、t1s时物体的加速度大小为1.0m/s2 b、t5s时物体的加速度大小为0.75m/s2 c、第3s内物体的位移为1.5md、物体在加速过程的速度变化率比减速过程的速度变化率大答案：bdt（s）甲乙v（m/s）23o1123456图1-3-32甲、乙两个物体在同一直线上做匀速直线运动的速度图象如图1-3-3所示，由此可知（1）甲和乙的初速度方向 ，大小之比是 （2）在t= s时刻两者的瞬时速度大小相等（3）在前4s内甲运动的位移是 ，乙运动的位移是 。t（s）v（m/s）20o1024-20图1-3-4答案：相同，3：1； 2； 8，83如图1-3-4所示，为一个物体做匀变速直线运动的速度时间图象，试分析 的速度与加速度的变化特点。答案：开始计时时，物体沿与规定的正方向相反的方向运动，初速度v0=20m/s，并且是减速的，加速度a是正值，大小为10 m/s2，经过2s物体的速度减小为零，然后又沿着规定的正方向运动，加速度的大小、方向一直不变。此图可能反映的是规定向下的方向为正方向，将一个小球向上抛出的运动规律。图1-2-154.甲、乙两物体的vt图象如图l-2-15所示，则 （）a甲、乙两物体都做匀速直线运动b甲、乙两物体若在同一直线上，就一定会相遇c甲的速率大于乙的速率d甲、乙两物体即使在同一直线上，也不一定会相遇答案：acd 5某人在练习使用打点计时器的实验中拉动纸带经0.4 s在纸带上应打下的计时点数目为（） a. 19个 b. 20个 c. 21个 d.22个答案：c6.某兴趣小组的同 们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图1-2-17所示，图中直尺的单位为cm，点o为纸带上记录到的第一点，点a、b、c、d依次表示点o以后连续的各点。已知打点计时器每隔t=0.02 s打一个点。（1）打点计时器打下点g时重锤的速度可用表达式vg= 进行计算，式中各量的意义是 （2）用上式计算出打下点g时重锤的速度为vg= m/s图1-2-17答案：(1)，fh表示f、h两点间的距离,vg= 1.30 m/s;7.在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图1-2-18所示，取o为起点位置，每隔5个间隔为一个计数点，实验使用的电源是50 h 的低压交流电源，其中oa0.60 cm，ob2.40 cm，od9.60 cm则oc距离是 cm，在b计数点处的瞬时速度v8 ms（图中单位为cm）图1-2-18答案：6.00,0.54 1、（2014-2015河北梁集中 ）下述运动中可能出现的是( ) a、物体的加速度增大，速度反而减小 b、物体的速度为零时，加速度却不为零 c、物体的加速度减小，速度增大d、物体加速度不为零且始终不变，速度也始终不变答案：abc2（2014-2015河北梁集中 ）甲、乙两个物体在同一直线上做匀变速运动，已知甲的加速度比乙的加速度大，则下面的说法中正确的是()a甲的速度一定比乙的速度大b甲的速度变化量一定比乙的速度变化量大c甲的速度变化一定比乙的速度变化快d如果甲、乙两物体的速度变化量相同，则甲用的时间一定比乙多答案：c3有一个物体做直线运动，其速度时间图像如图所示，从图中可以看出，物体加速度方向和速度方向相同的