第四节 实验：用打点计时器测速度

1 4 实验 用打点计时器测速度实验 用打点计时器测速度 1 打点计时器是一种记录物体运动 和 信息的仪器 2 电磁打点计时器 a 电磁打点计时器的构造 b 电磁打点计时器的工作原理 工作电压为 以下 当接通电源时 在线圈和永久 磁铁的作用下 振片便振动起来 振针也就跟着上下振动 这时如果限位孔里有纸带 便 会打下一些小点 如果电源的频率是 50Hz 振针就会通过复写纸每隔 s 在纸带上打 下一个点 3 电火花计时器 a 电火花计时器的构造 b 电火花计时器的工作原理 使用时 套在纸盘轴上 把纸带穿过限位孔 接通 V 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 产生电火花放电 当电源频率为 50Hz 时 每隔 s 在纸带上打下一个点 电火花计时器工作时 纸带受到的阻力比较小 实验误差也就比较小 4 练习使用打点计时器 使用步骤 了解打点计时器的结构和使用说明 注意事项 把打点计时器固定好 按照说明连接计时器并把纸带放好 先启动电源 后释放小车或者用手水平拉动纸带 纸带上就打出一行小点 打完纸带立即关闭电源 取出纸带 观察点子的分布情况 选择适当的计数点 注意计数点之间的时 间间隔 用刻度尺分别测量出第 1 个点到第 n 个点的距离 在实验测量之前 根据实验要求 自己设计一个表格 用来记录以上测量值 和填写相应计算结果 注意事项注意事项 a 使用打点计时器时 应该先接通电源 再拉动纸带 实验结束之后 应立即 关闭电源 b 拉动纸带前 应该把要用手拉动的一端放在靠近打点计时器的位置 并注意 在用手拉动纸带时 速度要快一些 以防打出来的点过于密集 c 工作电压 4 6 伏 5 用打点计时器测量瞬时速度 a 测量方法如下图所示 根据 D F 两点的位移 x 和时间 t 算出纸带在这两点间的平均速度 x t 用这个 平均速度代表纸带经过 E 点的瞬时速度 b 在实验过程中 要多次测量选点计算 注意点的选取时 三个点不要靠的太近 以便 于计算 6 用图象表示速度 a 用图象表示速度可以更直观的观察到速度的变化 b 常用的作图方法 描点作图法和根据函数关系式作图 c 作图步骤 建立直角坐标系 以速度 v 为纵轴 以时间 t 为横轴建立直角坐标系 设 定合适的刻度 注明单位 严格按照实验数据描点 根据点的分布分析速度的特点 描出的点是不连续的 要用平滑的曲线来 拟合 试验中描出的点 因为 在实验中 速度是随时间连续变化的 如图所示 观察 v t 图象的特点 d 速度时间图象的特点 从图中可以找到每一个时刻所对应的速度 可以观察出速度随时间变化的关系 判断出物体运动的规律 在速度时间图象中 横轴以上的数据表示物体速度大于零 横轴以下的数据表示速度小 于零 注意拐点 仅仅表示速度的增加或者是减小 并不一定表示物体在这一时刻运动方向发 生变化 典例剖析典例剖析 例 1 如何用速度时间图象表示匀速直线运动 动手画一下 例 2 运动的物体带动纸带被打点计时器打下一系列的点 这些点的距离不一定相等 但 这些点能够说明 A 运动物体在一段时间内的位移 B 运动物体在一段时间内的运动快慢 C 运动物体在某时刻的位置 D 运动物体的运动性质 例 3 通过打点计时器得到的一系列点迹不均与 下列判断正确的是 A 点迹密集的地方物体运动的速度较大 B 点迹密集的地方物体运动的速度较小 C 点迹不均匀说明物体做变速运动 D 点迹不均匀说明打点计时器有故障 拓展研究拓展研究 1 对纸带上的点迹下列说法正确的是 A 点迹记录了物体运动的时间 B 点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况 C 点迹在纸带上的分布情况反映了物体的体积和大小 D 点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 2 打出点迹不够清晰的原因可能是 A 电源的电压偏低 B 永磁体磁性不足 C 振针位置过高 D 复写纸陈旧 E 振动片不在永磁体的中央 3 打点计时器在纸带上的点迹 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 物体在不同时间内的位移 D 物体在不同时刻的速度 4 打点计时器打出的纸带 下列叙述中正确的是 A 点击均匀 说明纸带做匀速运动 B 点迹变稀 说明纸带做加速运动 C 点迹变密 说明纸带做加速运动 D 相邻两点的时间间隔相等 5 一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时 从纸带中选出了一条很不完 整的纸带 如下图所示 纸带上有六个计数点 相邻两点之间还有四个点没有画出 所用 交流电的频率为 50Hz 相邻计数点之间的距离已标在图中 单位是厘米 计算 0 到 6 点之间的平均速度 打点计时器打第四个点时小车的瞬时速度是多少 6 汽车沿平直公路行驶 小明坐在驾驶员旁边注释速度计 并记下了间隔相等的各时刻的 速度值 如下表所示 根据小明的记录内容 试完成以下各题 从表中数据得到汽车在各段时间内的特点 在 0 到 15 秒内 汽车的速度在变化 时间每 经过 5 秒速度增大 在 15 到 30 秒内汽车速度在变化 每 5 秒减少 请根据表格中的数据 画出对应的 v t 图象 7 在节假日期间 你可能到公园或者游乐场玩过蹦床 如图所示 这是一名同学某此从蹦 床跳起后的 v t 图象 已知 t2 2t1 结合你的体会和精力 分析下列问题 他的速度大小是如何变化的 哪段时间是上升的 哪段时间是下降的 从图象中可以看出 是选上升的过程速度的方向为正方向还是选下降的过程速度方向为 正方向 他在 t2时刻回到蹦床上了吗 8 如下图所示是 A B 两个物体做直线运动的速度图象 下列说法中正确的是 A 物体 A 做加速直线运动 B 物体 B 做减速直线运动 C 物体 A 的加速度为正值 B 的加速度为负值 所以 A 的加速度大于 B 的加速度 D 物体 B 的速度变化比 A 的速度变化快 课时作业课时作业 1 打点计时器打出的纸带 A 能准确地求出某点的瞬时速度 B 只能粗略的求出某点的瞬时速度 C 能准确地求出某段时间内的平均速度 D 可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度 2 当纸带与运动物体连接时 打点计时器在纸带上打出点迹 下列关于这些点迹的说法正 确的是 A 点迹记录了物体运动的时间 B 点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C 点迹在纸带上的分布情况 反映了物体的质量和形状 D 点迹在纸带上的分布情况 反映了物体的运动情况 3 根据打点计时器打出的纸带 我们可以不利用公式就能直接得到的物理量是 A 时间间隔 B 位移 C 速率 D 平均速度 4 接通电源与释放纸带让纸带开始运动 这两项操作的时间顺序是 A 先接通电源 后释放纸带 B 先释放纸带 后接通电源 C 释放纸带的同时接通电源 D 先接通电源或先释放纸带都可以 5 下列说法中正确的是 A 电磁打点计时器个电火花打点计时器的计时原理基本一样 B 电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样 C 电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是 0 02s D 电磁打点计时器和电火花计时器外界的交流电频率都是一样的 6 打点计时器所用交流电源频率为 50Hz 其相邻点时间间隔是 T 若纸带上共打出 N 个 点 这纸带上记录的时间为 t 则下列各式中正确的是 A T 0 02s t N T B T 0 05s t N 1 T C T 0 02s t N 1 T D T 0 05s t NT 7 练习使用打点计时器的步骤如下 把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上 把复写纸套在定位轴上 让连接小车的纸 带穿过限位孔 并压在复写纸下面 把打点计时器连接在 10V 以下的直流电源上 拉动纸带后 再接通电源 取下纸带 以纸带上的起始点为 O 依次在每个点上标出 1 2 3 用刻度尺分别量 出两点间的距离 比较是否相等 判断是什么性质的运动 试纠正以上步骤中的错误之处 8 一物体做直线运动的图象如下图所示 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 9 某物体的运动规律如下图所示 下列说法正确的是 A 物体在第 1 秒末运动方向发生变化 B 第 2 秒内 第 3 秒内的速度方向是相同的 C 物体在第 2 秒内返回出发点 向反方向运动 D 在这 7 秒内物体的位置始终不会为负值 10 在下图所示的速度时间图象中 A B 两质点同时从同一点在同一条直线上开始运动 运动规律如图所示 下列说法中正确的是 A 第 1 秒末 B 质点的运动方向发生改变 B 第 2 秒末 A B 两质点间距离一定等于 2m C A B 两质点同时从静止出发 朝相反的方向运动 D 在第 4 秒末 A B 两质点相遇 11 使用电火花计时器来分析物体运动情况的试验中 有如下基本步骤 把电火花计时器固定在桌子上 安装好纸带 松开纸带让物体带着纸带运动 接通 220V 交流电 按下脉冲输出开关 进行打点 这些步骤正确的排列顺序为 12 用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度 如下图所示 滑块在牵 引力的作用下先后通过两个光电门 配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个电门的时 间为 t1 0 29s 通过第二个光电门的时间为 t2 0 11s 已知遮光条的宽度为 3 0cm 试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小 13 如下图所示 甲乙两图象分别是某个运动质点的 x t 图象和 v t 图象 试说明两图 象中的 OA AB BC CD DE 各个阶段表示质点分别做什么运动 1