打点计时器和纸带处理.ppt

2019届内江市高三物理研讨会,打点计时器的应用及纸带处理资中县第二中学主讲人：郑强2018年11月20日,打点计时器与纸带相关的实验,1、研究匀变速直线运动2、验证牛顿运动定律3、探究动能定理4、验证机械能守恒,全国卷高考中打点计时器和纸带类实验题近年以实验仪器、实验步骤，涉及位移、速度、加速度等为主，分值较少，难度不大，命题形式为填空题。近两年的全国卷的考试情况已经脱颖于教材，不在单纯的考打点计时器和纸带，以创新性和设计性为主，命题形式不在单一；更趋于要求学生掌握实验原理和数据处理的方法。,考情分析,电磁打点计时器,打点计时器,电源：学生电源46V交流电,工作原理：振针周期性上下振动,打点频率：频率为50Hz，即1s内打点50次，每隔0.02秒打一次点,电火花计时器,打点计时器,电源：220V交流电,工作原理：周期性产生电火花,打点频率：频率为50Hz，即1s内打点50次，每隔0.02秒打一次点,选择点迹清晰、没有漏点的纸带，舍弃开头点比较密集的一段，把每打五次计时点的时间作为时间单位；当交流电源频率为50Hz时，时间间隔T0.1s；确定恰当的计数点，并标上序号0、1、2、3正确使用毫米刻度尺从0计数点开始测量，并记录各计数点到0计数点间的距离，分别记作s1、s2、s3、s4、s5、s6即纸带上能够直接得到相邻点之间的时间间隔和位移。,纸带的处理,1、取计数点和测量长度,计时点：打点计时器打在纸带上的点（频率为50HZ时，相邻点之间的时间间隔是T=0.02s），指的是全部的点迹。,计数点：为了方便研究运动规律，从纸带上有规律的取出部分计时点（指的是部分点迹）。,0,1,2,3,4,5,0.1s,为了研究的方便，我们一般取T=0.1s,6,7,每隔4个连续点取1个计数点,相邻记数点间有4个计时点未标出,每5个点作为一个计数点,T=0.1s的三种说法：,2.判断物体的运动性质设x为连续相等时间内的位移差，则若x0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动若x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动,（1）xaT2求加速度,（2）若纸带中间一段模糊不清，且知道是匀变速直线运动，如图甲情况，则用xnxm(nm)aT2,4、求加速度,求加速度,（3）用逐差法求加速度如图乙,（4）图像法求加速度,按相等的时间间隔取连续几段位移，从它们的分界点处剪开，将剪得的几段纸带按顺序贴在坐标中，各段紧靠但不重叠，然后连接每段纸带上端的中点，可以得到一条表示v-t关系的图像，从而求得加速度。,误差来源,1、纸带与限位孔之间存在摩擦2、电源频率不稳定，造成了相邻计时点之间的时间间隔发生变化3、电磁打点计时器振针与纸带之间的摩擦4、长度测量的误差,例1、如图所示，打点计时器打下的一条做匀变速直线运动物体的纸带，相邻点之间的时间间隔为t=0.02s。现用毫米刻度尺测量纸带中的计数点0、1之间的距离为_mm，0、2之间的距离为mm，2、3之间的距离为_mm通过计算可得第2个点的瞬时速度为m/s。,8.9(或9.0),19.5,12.5,0.575,（1）小球经过位置C的速度表达式为Vc=（用T、X1、X2、X3和X4表示），经过位置C的速度大小为_m/s(保留三位有效数字)。（2）小球沿斜面下滑的加速度表达式a=_（用T、X1、X2、X3和X4表示），加速度大小为_m/s2(保留三位有效数字)。,针对训练1,例2实验：用如图所示的装置探究加速度a与力F的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上,（1）实验时，一定要进行的操作是_（填选项前的字母）A小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，根据纸带的数据求出加速度a。B改变小车的质量，打出几条纸带C用天平测出沙和沙桶的总质量D为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量,A,（2）在实验中，有同学得到一条打点的纸带，取打点清晰部分做如下标记，如图已知相邻计数点间还有4个点没有画出来，打点计时器的电源频率为50Hz，则小车加速度的大小为a=_m/s2。（结果保留3位有效数字）,1.93,针对训练2、将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在小车做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个记数点没有画出。由图数据可求得：该物体的加速度为_m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离约为_cm，打第2个计数点时该物体的速度为_m/s。（以上数据结果均保留三位有效数字）,针对训练2、将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示。图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在小车做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出。由图数据可求得：该物体的加速度为_m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离约为_cm，打第2个计数点时该物体的速度为_m/s。（以上数据结果均保留三位有效数字）,针对训练2、将打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示。图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在小车做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出。由图数据可求得：该物体的加速度为_m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离约为_cm，打第2个计数点时该物体的速度为_m/s。（以上数据结果均保留三位有效数字）,例题3、某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）,（1）由图（b）可知，小车在桌面上是_（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为_m/s2。（结果均保留2位有效数字）,从右向左,相邻水滴间的时间间隔：,A点的速度大小：,根据逐差法可得：,0.19,0.037,针对训练3、某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50Hz。重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。,（1）他进行了下面几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C.用天平测出重锤的质量；D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；E.测量纸带上某些点间的距离；F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于其增加的动能。其中没有必要进行的步骤是_，操作不当的步骤是_。(填选项字母),C,B,（2）若质量为1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，已知相邻计数点时间间隔为0.02s，则：a、纸带的_（填“P”或“C”，必须用字母表示）端与重物相连；b、打点计时器打下计数点B时，物体的速度B=_m/s（结果保留两位有效数字