【导与练】高中物理 第1部分 第1章 第4节 实验：用打点计时器测速度课件 新人教版必修1.ppt

理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第4节实验 用打点计时器测速度 考向一 考向二 第一章运动的描述 考向三 一 实验目的 1 了解打点计时器的结构 原理及使用方法 2 学会用打点计时器测量物体的速度 3 能利用v t图像分析实验数据 描述物体的运动 二 实验原理 1 打点计时器的原理及使用 三 实验器材打点计时器 学生电源 刻度尺 纸带 复写纸 导线 坐标纸 四 实验过程1 实验步骤 1 把电磁打点计时器固定在桌子上 纸带穿过限位孔 把复写纸套在定位轴上 并且压在纸带上面 2 把电磁打点计时器的两个接线柱接到6v的低压交流电源上 7 把纸带上能看得清的某个点作为起始点o 以后的点分别标上a b c d 作为 计数点 如图1 4 1所示 依次测出o到a a到b b到c 之间的距离x1 x2 x3 图1 4 1 2 利用v t图像分析物体的运动 v t图像 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1 4 2所示的v t图像 v t图像的意义 v t图像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 图1 4 2 五 注意事项 1 实验前 应将打点计时器固定好 以免拉动纸带时晃动 并要先轻轻试拉纸带 应无明显的阻滞现象 2 使用计时器打点时 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 使用电磁打点计时器时 如打出点较轻或是短线 应调整振针距复写纸的高度 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测量点o之间的距离 读数时应估读到毫米的下一位 六 误差分析 1 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差 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 测量计数点间的位移x带来误差 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 3 计数点间的时间 t搞错 几个计数点间的时间间隔为 t n 1 0 02s 而非 t n 0 02s 4 作v t图像不用坐标纸 尺子 坐标单位选定的不合理 作图粗糙带来误差 七 它案设计 常用测速度的方法 除用打点计时器测速度外 还可用以下的方法进行测量 1 借助传感器用计算机测速度如图1 4 3是一种运动传感器的原理图 这个系统由a b两个小盒子组成 将红外线 超声波发射器a盒固定在小车上 接收传感器b盒固定在某一位置并调整其高度与传感器a等高 小车上a盒发射器对着接收器b 并处在同一直线上 将接收传感器b探测到的红外线 超声波到达的时间差等数据输入 图1 4 3 2 利用光电门测瞬时速度实验装置如图1 4 4所示 使一辆小车从一端垫高的木板上滑下 木板旁装有光电门 其中a管发出光线 b管接收光线 当固定在车上的遮光板通过光电门时 光线被阻挡 记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间 这段时间就是遮光板通过光电 图1 4 4 3 利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术 每间隔一定时间曝光 从而形成间隔相同时间的影像的方法 在频闪照相中会用到频闪灯 它每隔相等时间闪光一次 例如每隔0 1s闪光一次 即每秒闪光10次 当物体运动时 利用频闪灯照明 照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置 通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片 图1 4 5中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片 照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0 1s 这样便记录了物体运动的时间 而物体运动的位移则可以用尺子量出 图1 4 5 与打点计时器记录的信息相比 频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率 而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹 因此 运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息 又记录了物体运动的位移信息 至于求平均速度和瞬时速度 两者都是一样的 例1 电磁打点计时器是一种使用 电源的计时仪器 它的工作电压为 v以下 当电源频率为50hz时 每隔 s打一个点 使用电磁打点计时器时 应将纸带穿过 复写纸套在定位轴上 并要放在纸带的 面 打点时应先 再让纸带运动 解析 电磁打点计时器需要使用6v以下的低压交流电源 它每隔一个周期打一个点 因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期 使用电磁打点计时器时 纸带应穿过两个限位孔 复写纸套在定位轴上 纸带要放在复写纸的下面 打点时应先接通电源 再让纸带运动 答案 交流60 02两个限位孔上接通电源 例2 打点计时器所用电源的频率为50hz 某次实验中得到的一条纸带 用毫米刻度尺测量情况如图1 4 6所示 纸带在a c间的平均速度为 m s 在a d间的平均速度为 m s b点的瞬时速度更接近于 m s 图1 4 6 答案 0 350 420 35 例3 如图1 4 7所示 是一条利用打点计时器打出的纸带 0 1 2 3 4 5 6是七个计数点 每相邻两个计数点之间还有四个点未画出 各计数点到0的距离如图所示 求出各计数点的瞬时速度并画出速度 时间图像