人教版必修1 实验：用打点计时器测速度 第1课时 学案.doc

4实验：用打点计时器测速度（一）重点知识回眸一、实验原理1两种打点计时器当接通50 hz的交流电时，都是每隔0.02 s打一次点2当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均速度的定义式v，当t很短时，可以认为等于t时刻的瞬时速度二、实验步骤1把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间2把计时器上的电源插头插在交流220 v电源插座上3接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹4取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出n个点，这些点划分出来的间隔数为(n1)由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n1) s.5用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x，再利用公式计算纸带通过这段位移时的平均速度把测量和计算的结果填入表中6在小纸带上标记连续7个计数点，分别标上记号a、b、c、d、e、f、g.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6，记录到表中7根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由8将b、c、d、e、f作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移x，由于t很小，求出t内的平均速度，即等于各点的瞬时速度，记入表中三、注意事项1电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6 v以下交流电源；电火花计时器使用220 v交流电源2实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材3使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带4手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集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，以保证打点清晰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四、实验数据处理1根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度(1)在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02 s(电源频率为50 hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小(2)根据v，求出任意两点间的平均速度，这里x可以用直尺测量出两点间的距离，t为两点间的时间间隔数与0.02 s的乘积这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度2粗略计算瞬时速度某点e的瞬时速度可以粗略地由包含e点在内的两点间的平均速度来表示，如图142所示，vedg或vedf.图142说明：在粗略计算e点的瞬时速度时，可利用v公式来求解，但须注意的是，如果取离e点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近e点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点五、利用vt图象分析物体的运动1vt图象用横轴表示时间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143所示的vt图象图143 图1442vt图象的意义 vt图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹3匀速直线运动的vt图象(1)匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图144所示，直线a、b分别表示va4 m/s，vb8 m/s.145(2)从匀速直线运动的vt图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式xvt，在vt图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图145中画斜线的部分六、利用现代科技测速度的方法1借助传感器用计算机测速度详见课本2借助数字计时器和气垫导轨测速度详见课本这样测得的速度也不是瞬时速度，应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度3利用频闪照相分析计算物体的运动研究物体的运动规律，除用打点计时器外，还可以用频闪照相，在暗室里放上照相机，让快门一直打开，旁边用频闪灯照相，因为频闪灯每隔相同时间瞬间闪光一次，在照相底片上就留下物体的一系列像，研究物体在不同闪光时刻成的像，就能了解物体的运动规律因为频闪照相能记录物体在不同时刻的位置，所以也和打点计时器一样能分析研究物体的运动规律.（二）精品同步练习第部分选择题一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。1在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出d点的瞬时速度。本实验采用包含d点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表d点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是()avd，t10.10 s bvd，t20.06 scvd，t30.10 s d vd，t40.04 s【答案】d【解析】求d点的瞬时速度，最准确的应是包含该点的最短的一段间隔的平均速度。题中间隔ce最好，选项a、b错误；选项c错在时间间隔数据错误，ce间的时间间隔应为0.04 s，选项d正确，c错误。2通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是()a点密集的地方物体运动的速度比较大b点密集的地方物体运动的速度比较小c点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等d点不均匀说明打点计时器有故障【答案】bc3如下图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是()【答案】b【解析】匀速直线运动中相等位移所用的时间相等。打点计时器打出的点与点之间的时间都相同，只要点与点之间的距离也相等，就可判断物体做匀速直线运动，只有选项b正确。4一个物体做直线运动的图象如图所示，则该物体()a先做加速运动，后做减速运动，速度方向相同b先做加速运动，后做减速运动，速度方向相反c先做减速运动，后做加速运动，速度方向相同d先做减速运动，后做加速运动，速度方向相反【答案】a【解析】根据图象可知，物体速度先增大后减小，即先做加速运动，后做减速运动。由于图线在时间轴上方，速度方向都为正，方向相同，故只有选项a正确。5某同学在用电磁打点计时器做实验时，得到的纸带如图所示，则造成这种情况的原因是()a打点计时器错接在直流电源上b电源的电压不稳c电源的频率不稳d振针与复写纸间的距离过小【答案】d6当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是()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点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状d点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况【答案】abd【解析】打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间，点间的距离记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况，选项a、b、d正确，c错误。7一同学从家中出发，沿平直的马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。设出发时方向为正方向，则下图中能描述该同学运动情况的vt图象是()【答案】b【解析】规定出发时方向为正方向，则返回时的速度必为负，故选项c错误；由于速率不变，故选项d错误；a图表示两个向相反方向运动的物体的vt图象，故选项a错误；只有选项b正确。8在练习使用打点计时器实验中，用“图象法”处理实验数据时，为了减小误差()a应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些b应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些c为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线d应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线附近，对于个别离线较远的点可以舍去【答案】bd第部分非选择题二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。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过_ (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_(填“插孔”或“限位孔”)，并压在_(填“白纸”或“复写纸”)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6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_。【答案】交流限位孔复写纸0.1 sbaedcf10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。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量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)(1)在实验中，使用打点计时器操作步骤应先_再_(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(m/s)0.6400.721(4)如果打a点时开始计时，将b、c、d、e、f各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。【答案】(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000.4790.560(4)见解析(4)图线如下：11如图所示是某质点做直线运动的v-t图象，试回答：(1)ab、bc、cd段质点分别做什么运动？(2)质点在5 s末的速度多大？【答案】(1)ab段表示质点做加速运动bc段表示质点做匀速运动cd段表示质点做减速运动(2)15 m/s【解析】(1)根据题中v-t图象可知在ab段速度随时间不断增大，所以ab段表示质点做加速运动；在bc段速度不随时间而变化，所以bc段表示质点做匀速运动；在cd段速度随时间不断减小，所以cd段表示质点做减速运动。122016年里约奥运会正在如火如荼的进行着，里约市交警部门为了保障奥运期间交通安全畅通，为了能够准确检测车辆行驶情况，在公路上安装了超声波测速仪，图甲是超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔t1.0 s，超声波在空气中的传播速度是v340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内，前