高中物理 14实验：用打点计时器测速度课件 新人教版必修1.ppt

4 实验 用打点计时器测速度 下图是一幅表现鸽子飞翔时的一系列运动瞬间的照片 在这里 连续的运动被分离成了离散的 景 瞬间的精彩被定格成了永恒 这是 相对论 在摄影艺术中应用的一个实例 那么 在实验室我们如何记录瞬间的时间和运动呢 电磁打点计时器的构造如图所示 电磁打点计时器 工作原理 它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器 连接低于10v低压交流电源时 在线圈和永久磁铁的作用下 振片便上下振动起来 位于振片一端的振针也跟着上下振动而打点 这时 如果纸带运动 振针就在纸带上打出一系列点 当交流电源频率为50hz时 它每隔0 02s打一次点 即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔为0 02s 2 电火花计时器 电火花计时器使用交流电源 工作电压是220v 电火花计时器的构造如下图所示 工作原理 它是利用火花放电在纸带上打出孔而显示点迹的计时器 当接通220v交流电源 按下脉冲输出开关时 计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针 墨粉纸盘到接负极的纸盘轴 产生火花放电 于是在运动纸带上就打出系列点迹 当电源频率为50hz时 它也是每隔0 02s打一次点 即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔也是0 02s 3 两种计时器的比较 取下纸带 从能看得清的某个点开始 往后数出若干个点 如果共有n个点 那么n个点的间隔数为n 1个 则纸带的运动时间 t n 1 0 02s 用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离 x 利用公式v 计算出纸带在这段时间内的平均速度 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 如图所示 依次测出o到a a到b b到c 之间的距离x1 x2 x3 把数据填入下表 根据数据判断纸带是否做匀速运动 利用v t图象分析物体的运动 v t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v t图象 v t图象的意义v t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 匀速直线运动的v t图象 匀速直线运动的v t图象是与时间轴平行的直线 如图所示 直线a b分别表示va 4m s vb 8m s 从匀速直线运动的v t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x vt 在v t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积 如图中画斜线的部分 特别提醒 1 电源电压要符合要求 电磁打点计时器应使用10v以下交流电源 电火花计时器使用220v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 电火花计时器工作时使用 电流 工作电压为 v 工作时的基本步骤是 当纸带穿过电火花计时器后 应及时关闭电火花计时器 将电源线插入220v交流电源插座 把纸带从墨粉纸盘下面穿过 接通开关 听到放电声 立即让运动物体拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是 解析 若不知道电火花计时器的工作原理 就无法选择工作电源的性质和电压的高低及工作程序 不了解构造 对各部件无法说出其名称 因此 应该认真阅读电火花计时器使用说明 了解各部分构造的名称和使用方法 我们在使用任何新产品之前都应该如此 养成习惯 答案 交流 220 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器 当电源的频率为50hz时 振针每隔 s打一个点 现在用打点计时器测定物体的速度 当电源频率低于50hz时 如果仍按50hz的时间间隔打一个点计算 则测出的速度数值将比物体的真实数值 答案 0 02 偏大解析 本题考查电磁打点计时器的使用及其测量原理 当交流电的频率为50hz时 打点计时器每隔0 02s打一个点 当交流电的频率低于50hz时 打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0 02s 因此测出的速度将比真实值偏大 某学生在用打点计时器做研究小车运动规律的实验时 其开始时的装配图如下图所示 其中有错误与不妥之处 请把它找出来 解析 电磁打点计时器必须接交流电 而图上所接为直流电源 显然是个错误 开始时 小车离定滑轮端太近 向前运动的余地太小 致使纸带上留下的计时点过少 给测量带来不便 产生较大误差 点评 记忆实验仪器的装配时 如果能结合实验原理 会收到事半功倍的效果 某同学在用打点计时器做实验时 得到的纸带如图所示 请你判断一下这可能是因为 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 振针压得过紧 答案 d解析 正常情况下 振针应该恰好敲打在限位板上 这样在纸上才能留下点 当振针与复写纸的距离过大时 振针可能打不到复写纸 这时会出现有时有点 有时无点 如果振针与复写纸的距离过小 振针就会有较长的时间与复写纸接触 这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段 如下图所示是拖动纸带时打点计时器打出的一条纸带 a b c d e为我们的纸带上所选的记数点 相邻计数点间的时间间隔为0 1s 试求打点计时器打下b c d各点时的瞬时速度 解析 同样根据用某段时间内的平均速度可以 粗略 代表某点的瞬时速度的思想 计算打点计时器打下b c d各点时的瞬时速度 答案 vb 0 26m s vc 0 30m s vd 0 34m s点评 通过以上问题的解答过程可以看出 在研究物理问题的过程中 物理思想和物理方法是十分重要的 在物理学的发展过程中 积累了许多很重要的研究问题的方法 即用某段时间内的平均速度 粗略 表示某点的瞬时速度就是其中的方法之一 说明 下一章我们学习到该物体做的是匀变速直线运动 b点瞬时速度就等于a到c这段时间的平均速度 并不像有些问题中只是一种近似 如图所示 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 答案 0 350 420 35 如下图甲所示 表示一质点在6s内的x t图象 试据此分析质点的运动情况并画出它的v t图象 质点的运动情况 0 2s内做匀速直线运动 速度为3m s 2s末离开出发点6m 2s 4s内物体静止于离出发点6m处 4s 5s质点反方向做匀速直线运动 速度为6m s 5s末时回到出发点 5s 6s质点继续以6m s的速度反方向匀速运动 6s末位移为 6m 其v t图象如图乙 点评 先认知x t图象 逐段分析其运动情况 再画v