2019_2020学年高中物理第1章实验1用打点计时器测量平均速度教案教科版必修1.docx

实验1用打点计时器测量平均速度学习目标1.了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的构造及工作原理并学会使用2.学会用打出的纸带求平均速度3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度4.能根据实验数据作出物体的速度时间图像，并能根据图像分析物体的运动一、实验原理和方法1了解两种打点计时器(1)打点计时器是记录做直线运动物体的位置和时间的仪器(2)电火花打点计时器构造：如图工作电压：220 V交流电源原理：当接通电源、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，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹(3)电磁打点计时器构造：如图工作电压：6 V以下交流电源原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，于是在纸带上留下一行点迹(4)打点周期打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50 Hz，计时器每隔0.02 s打一次点2利用纸带求平均速度(1)利用刻度尺测量两计数点间的距离x.(2)利用打点周期求出两计数点间的时间间隔t.(3)根据公式v求出计数点间的平均速度二、实验器材电火花计时器、纸带、墨粉纸盘、交流电源、小车、铁架台、木板、刻度尺三、实验步骤1如图所示，将木板固定在铁架台上，把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上，把小车与纸带装好，接好220 V交流电源2接通电源，将小车从斜面上由静止开始释放，纸带上就会打出一系列点迹3关闭电源，取下纸带，每5个点(即以0.1 s为周期)标注一个计数点，如图所示四、分析与处理实验数据1测平均速度用刻度尺测出n个点之间的距离x，n个点之间的时间间隔t(n1)0.02 s，根据平均速度算出小车在OB、AC、BD、CE、DF段的平均速度，填入表中2测瞬时速度取包含某一位置在内的一小段位移x，根据v测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度一般地，取以这个点为中间时刻的一段位移计算vD，T为两个计数点间的时间间隔3利用vt图像分析物体的运动(1)vt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，即得到如图所示的vt图像(2)vt图像的意义vt图像能非常直观地反映速度随时间变化的情况，它并不是物体的运动轨迹五、误差分析1利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身造成系统误差为减小此种误差，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n个计数点间的时间间隔为t(n1)0.02 s，而非tn0.02 s.4作vt图像不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差六、注意事项1打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置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释放小车3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4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5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6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.【例1】打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，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.(结果保留两位小数)解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A、C间的距离为14 mm0.014 m.A、C间对应的时间为0.022 s0.04 s.A、D间的距离为25 mm0.025 m.A、D间对应的时间为0.023 s0.06 s由公式v得：vAC m/s0.35 m/s，vAD m/s0.42 m/s.B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度答案0.350.420.35【例2】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个计数点相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s(本题计算结果均保留3位有效数字)(1)在实验中，使用打点计时器时应先_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0.1 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)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线解析(1)在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带(2)每两个计数点间还有n114个点没有标出(3)vB m/s0.400 m/s；vC m/s0.479 m/s；vD m/s0.560 m/s.(4)图线如图所示：答案(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000.4790.560(4)见解析图使用打点计时器需要清楚的几个问题(1)实验的注意事项要给予关注；(2)对于电源无论是接通还是断开都是最先进行的；(3)通过明确各点间隔的个数就可以明确时间；(4)阻力来源于计时器与纸带的摩擦及空气阻力1练习使用打点计时器时，接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的先后顺序是()A先释放纸带，后接通电源B先接通电源，后释放纸带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B对于电源无论是接通还是断开都是先进行的，故选项B正确2你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”如果在纸带上点下了10个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是 ()A1 sB9 sC10 s D11 sB10个点有9个时间间隔，每个间隔是1 s，故运动时间为9 s，选项B正确3一辆小车沿一条直线运动，车上放着盛水的滴漏，每隔2.0 s滴一滴水，水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹如图所示，图中还放着一把刻度尺，其零刻度线与O点对齐，若从小车通过O点开始计时，则当滴下水滴G时，小车运动的时间为_s，AH段的平均速度为_m/s(计算结果保留3位有效数字)解析从小车经过O点开始计时到小车经过G点共有7个时间间隔，又每个时间间隔为2.0 s，则总时间为14.0 s，AH段的位移为x30.0 m，小车经过AH段的时间为tAH14.0 s，根据平均速度的公式得AH段的平均速度为2.14 m/s.答案14.02.144如图所示是一条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(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格v1v2v3v4v5数值(m/s)0.200.610.70(2)在坐标纸中画出质点的速度时间图像解析(1)两计数点间的时间间隔是T0.1 sv2 m/s0.40 m/sv4 m/s0.69 m/s(2)根据题(1)表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到图像如图所示答案(1)0.400.69(2)见解析图5用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度如图所示，滑块在牵引力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板通过第一个光电门的时间为t10.29 s，通过第二个光电门的时间为