人教版物理必修1《实验：用打点计时器测速度》精品学案

1、人教版物理必修 1运动的描述精品学案 实验：用打点计时器测速度知识点一、打点计时器1、打点计时器的结构2、两种计时器的比较1） 都使用交流电源，但工作电压不同，电磁打点计时器工作电压为 6v 以下， 电火花打点计时器工作电压为 220v ，若交流电的频率为 50hz ，则打点周期为 0.02s2） 工作原理不同，但作用相同，纸带上的点可记录与之相连的运动物体的时 间间隔和位移3） 电磁打点计时器使用振针和复写纸打点；电火花打点计时器使用电火花和 墨粉打点4） 使用电火花计时器时，应把两条纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间； 使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面5） 电火花

2、打点计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就 较小【典型例题】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计 时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）a时间间隔b位移c加速度d平均速度【解析】从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间，因为两个点的时间间 隔为 0.02s.故 a 选项正确。用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的 位移。故 b 选项正确。从纸带上不能直接得到加速度、平均速度，只可以间接计 算。故 c、d 选项错误。【答案】ab- 1 -【针对训练】下列说法正确的是( )a 电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样b 电磁打点计时器和

3、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外接的交流电频率是一样的d 电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是 0.02 s【答案】 acd知识点二 、用打点计时器测量瞬时速度1练习使用打点计时器(1) 把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔并压在复写纸(或墨粉盘)下 面，也可以让两条纸带夹住墨粉盘(2) 先接通电源，后拉动纸带；纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源 (3)取下纸带，从能看得清的某个点数起，数出共有多少个点，如果有 n 个点，那么打点的间隔数为（n-1 ）个，则纸带的运动时间 t(n-1)0.02s.(4)用刻度尺测量从开始计数的一点到最后一点间的

4、距离2用打点计时器测量瞬时速度方法：如下图所示，根据 d、f 两点的位移 x 和时间 t，算出平均速度 用这个平均速度来代表经过 e 点的瞬时速度dxdt，注意事项(1) 电磁打点计时器振针的高度应适当，并且不要松动，否则会出现漏点、双点， 甚至打出的是短横线等情况，而且可能对纸带产生过大的摩擦阻力(2) 复写纸片或墨粉纸盘不要装反，每打完一条纸带，应将它们的位置调整一下， 以充分利用它的不同部位，保证打点清晰(3) 实验时要先接通电源，计时器稳定后，再让纸带运动，每打完一条纸带要及 时切断电源(4) 释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置(5) 要注意计时点和计数点的不同- 2 -60

5、t1深化拓展： 振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因？怎样调整？ 参考【答案】1.如果是压纸框的位置太高阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置。2. 可能是电压较低，可适当调高一点电压。3. 可能是振动片的振动幅太小，振针打不到纸带上，可调整振动片的位置。 4.可能是振针的位置太高，可以调整振针的位置，直到打出点为止。5.可能是复写纸陈旧，可换新的复写纸。特别提醒：1 使用打点计时器时，应先接通电源，后释放纸带2 这里用平均速度代表瞬时速度，是一种近似，是一种方法极限思想 【典型例题】利用打点计时器打出的纸带可求出（ ）a. 能准确求出某点的瞬时速度b. 能粗略地求

6、出某点的瞬时速度c. 能准确求出某位移内的平均速度d. 某时段的物体通过的位移【答案】bcd【针对训练】 学校进行乒乓球比赛，某同学拍摄比赛照片，洗出后发现照片 上的乒乓球不是圆形的，而是有了一段“尾巴”，经测量和计算，可知乒乓球连“尾 巴”在内共长 14.4cm。已知乒乓球直径为 4cm，照相机曝光时间是 1/60s，可知乒 乓球在这 1/60s 内发生的位移是_m，乒乓球飞过镜头时的速度为 _m/s。【答案】0.104 6.241【解析】乒乓球在 s 内发生位移 x14.4cm4cm10. 4cm0.104m ，飞过 x 0.014镜头速度 v m/s6.24m/s。60- 3 -0tt

7、034 6知识点四、用 vt 图象分析实验数据可在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度 v，用横坐标表 示时间 t，根据各个时刻的速度，将(v，t)作为一组坐标再进行描点，将所描的点 连成平滑曲线后得出的图象称为速度时间图象(vt 图象)，简称速度图像对速度图像的理解1读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻在右图中，0 时刻的速度为 v ，t 时刻的速度为 v .2 求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化所经历的时 间在右图中，0t 时间内速度的变化量为vv v .3 判断运动方向根据速度的正、负判断运动方向，速度为正，表示物体沿 正方向运动；速度为负

8、，表示物体沿负方向运动，在右下图中，0t 时间内物体沿正方向运动，t t 时间内，物体沿负方向运动4比较物体速度变化的快慢在 vt 图象(如右图所示)中，直线的倾斜程度(斜率)反映了物体速度改变的快慢，倾斜程度越大， 注意： vt 图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物体的运动轨迹- 4 -1【典型例题】(多选)甲、乙两物体的 vt 图象如图所示，则（ ）a 甲、乙两物体都做匀速直线运动b 甲、乙两物体若在同一直线上，就一定会相遇c 甲的速率大于乙的速率d 甲、乙两物体即使在同一直线上，也不一定会相遇【答案】acd【针对训练】甲和乙两个物体在同一直线上运动，它们的 v t 图像分别如图

9、中的 a 和 b 所示. 在 t 时刻 ( )a. 它们的运动方向相同b. 它们的运动方向相反a. 甲的速度比乙的速度大b. 乙的速度比甲的速度大【答案】ad【解析】速度的正负表示方向，故甲乙运动方向相同，且甲的速度小于乙的速 度，所以 a、d 正确，b、c 错误。考点预测用点计时器测速度【典型例题】【诸城一中 20132014 学年高一上学期期中】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】0.35 0.4

10、2 0.35- 5 -课堂练习1电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带， 我们可以从纸带上无需测量直接得到的物理量是（ ）a. 时间间隔b.位移c.平均速度d.瞬时速度2（多选）电磁打点计时器和电火花打点计时器的电源频率相同，工作时，下列 说法中正确的是（ ）a 他们打点周期相同b 频率都为 50hzc 都使用 610 v 的低压交流电源d 都使用 220 v 的高压交流电源3i 、如图为打点计时器打出的一条纸带，从纸带上看，打点计时器出的故障可 能( ）a、 打点计时器接在直流电源上 c、 电源频率不稳定b、 电源电压太低 d、 振针压得过紧ii、（2 分）若实

11、验中，算出各点的时刻所对应的瞬时速度，计算加速度最合理的方 法是（ ）a、 根据实验数据画出图出 vt 图，量出倾斜角 ，由 a=tan，求出加速度b、 根据实验数据正确画出 v-t 图，由图线上的一点对应的坐标（t，v），a=v/t c、根据实验数据正确画出 v-t 图，由图线上距离较大的两点对应的坐标（t，v）， 按求斜率的方法计算出加速度d、根据实验数据正确画出 v-t 图，由图线上距离较近的两点对应的坐标（t，v）， 按求斜率的方法计算出加速度iii、如下图为打点计时器打出的一条纸带，使用 50hz 的打点计时器，每打 5 个点 所取的记数点，但第 3 个记数点没有画出（结果保留三位有

12、效数）- 6 -212345（3 分）该物体的加速度为_ m/s ， （3 分）第 3 个记数点与第 2 个记 数点的距离约为_ _ cm ， （3 分）打第 3 个点时该物体的速度为_ _ m/s。 4某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打 不上点，其可能原因是（ ）a. 复写纸放反b.使用了直流电源c.振针过短d.纸带运动过快5电磁打点计时器一种使用_（填“直流”或“交流”）电源的仪器，当电源 的频率为 50hz 时，每隔_ 秒打一次点。6电磁打点计时器是由学生电源供电，工作电压在v 以下，当使用的电源频率是 50 hz 时，每隔s 打一个点。在“探究小车的速

13、度随时间变化规律”的实验中，下列操作，在释放小车前，小车要 （填“远离”或“靠近”）打点计 时器，应先接通 ，后释放小车。7 电磁打点计时器的电源应是_（选填直流或者交流）电源，通常的工作 电压为_v ，实验室使用我国民用电时，电磁打点计时器每隔_ 秒打 一次点，如果每 5 个计时点取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为 _秒。当电源频率低于 50hz 时，若仍按照 50hz 计算，则测出的速度值将 比真实值_ （选填大或者小）8 一个同学左手拿着一只秒表，右手拿着一只彩色画笔，当他的同伴牵动一条宽 约 5mm 的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔 1s 他用彩色画笔 在纸带

14、上点一个点，如下图所示，连续点了 6 个点，量得每两个相邻点之间的距 离 x 5.18cm ，x 4.40cm，x 3.62cm，x 2.78cm，x 2.00cm。（1） 相邻两个点的时间间隔为多少秒？（2） 纸带在各段的平均速度多大？（3） 纸带在这段时间（连续点 6 个点）内的平均速度多大？（4） 用描点法作出纸带在这段时间（连续点 6 个点）内的 xt 图象。- 7 -9如图所示是某人在“用打点计时器测速度”实验中得到的纸带，纸带的右端后通 过打点计时器从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是_ 。若所用电 源频率为 50hz ，从打下 a 点到打下 e 点，共 11 点，历时_s ，

15、位移为_m， 这段时间内纸带运动的平均速度是_m/sbd 段的平均速度是_m/s10汽车沿平直的公路行驶，小明坐在汽车驾驶员旁，注视着速度计，并记下间 隔相等的各时刻的速度值，如下表所示。t/s 0 5101520253035404550v/（kmh1）20304050505050352050（1）从表中数据得到汽车各段时间内的运动特点：在 015s 内，汽车的速度在变 化，每 5s 速度增加_km/h ；在 1530s 内，汽车速度不变，速度大小为 _km/h；在 3545s 内，汽车速度在变化，每 5s 速度减小_km/h 。 （2）请你根据上表中的数据，在图中的坐标系中标出对应的点，并用

16、平滑的线连 接各点，你得到了什么图形？- 8 -2245 12223 122223 122234 23课堂练习参考答案1 【答案】a2 【答案】ab【解析】试题分析：电磁打点计时器使用的是 4-6v 的低压交流电，电火花打点计时器使用 的是 220v 的交流电，频率都为 50hz ，打点周期都为 0.02s，故 ab 正确3【答案】 i 、 bd ii、c iii、0.737m/s， 4.36 cm ， 0.473 m/s。【解析】ii 根据实验数据画出 v-t 图象，当纵坐标取不同的标度时，图象的倾角就会不同， 所以量出其倾角，用公式 a=tan 算出的数值并不是加速度，故 a 错误；在处理

17、实 验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差 较大；所以我们可以根据实验数据画出 v-t 图象，考虑到误差，不可能是所有点都 整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在 线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图线上任意两点所对应的速度及时间，用公式 a =dvdt算出加速度，所以误差小；故 b 错误，c 正确d 这种方法是不对的，因为根本就不知道加速度是一个什么函数，如果是一个变化值这种方法 完全是错误的，除非你能确定加速度是什么函数，故 d 错误故选： c iii、根据 x x 3at 得，物体的加速度a =x -x (5.83

18、-3.62) 10 45 12 =3t 2 3 0.12-2m / s =0.737 m / s2因 x x at ，则 x x +at 0.0362+0.7370 1 0.0436 m=4.36cm 同理：x x +at 0.0436+0.7370 1 0.0510 m=5.10cm打第 3 个点时该物体的速度为： v =33 【答案】abc3 【答案】交流0.02x +x 0.0436 +0.0510 23 34 =2t 2 0.1m / s =0.473 m / s【解析】试题分析：电磁打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点- 9 -t-2的仪器。它使用交流电源，由学生

19、电源供电，工作电压在 6v 以下。当电源的频率1为 50hz 时，由 t = 可知它每隔 0.02 秒打一个点。f6【答案】6 ；0.02 ；靠近；电源【解析】试题分析：电磁打点计时器是由学生电源供电，工作电压在 6v 以下，当使用的电 源频率是 50hz 时，每隔 0.02 s 打一个点。在“探究小车的速度随时间变化规律”的 实验中，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，以尽可能多的得到有效数据； 应先接通电源后释放小车。7【答案】交流 ；46 ；0.02 ；0.1 ；大8【答案】（1）1s（2）0.0518m/s；0.0440m/s00362m/s；0.0278m/s；0.0200m/s；（

20、3）0.036m/s（4）略【解析】本题考查的知识点比较多，相邻两个点的时间间隔可从题目中直接得出，x每隔 1s 用彩笔点一个点儿，说明两个点的时间间隔为 1s；平均速度的计算由 v 公式算出，但要注意计算哪段上的就是那段上的位移除以时间。再在 xt 图象上 描出图线。9【答案】先加速后匀速、0.2s 、 7.88 10 s ，0.394m/s、0.6m/s10【答案】（1）10 50 15（2）如图所示【解析】（1）从表中数据可以看出，015s 内，每 5s 速度增加 10km/h,1530s 内，速度大小为 50km/h,3545s 内，每 5s 速度减小 15km/h 。（2）如图所示。

21、- 10 -过关检测题一、选择题（每小题 4 分，共 16 分）1、下列关于使用打点计时器的说法中错误 的是a 使用打点计时器时应先接通电，再拉动纸带b 使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行c 打点计时器打完点后应立即关闭电d 电磁打点计时器和电火花计时器的工作电压都是用直流电2、（多选）采用下列哪些措施，有利于减少纸带因受到摩擦而产生的误差（ ）。 a改用6 v 直流电源b 将电磁打点计时器换成电火花计时器c 用平整的纸带，不用褶皱的纸带d 纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜3、用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度已知固定在滑块上的遮光条的宽度为 4.0mm，

22、遮光条经过光电门的遮光时间为 0.04 s则滑块经过光电门位置时的速度大小为a0.1 m/s b 100 m/s c4.0 m/s d0.4 m/s4、（多选）在用打点计时器测匀变速直线运动的加速度实验中，下列说法中对于 减小误差来说有益的是： 。a 选取计数点时，常使两计数点之间还有四个记录点为好b 先释放纸带，再接通电源c 选计数点时，舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点迹间距适当的一部分 进行测量和计算d 最好用 vt 图像来求加速度二、非选择题 （共6小题，共40 分）5、（4 分）【2014-2015 学年浙江杭州求是高级中学高一上期期中考试物理卷】电火花打点计时器使用交流v 电源

23、工作，当工作电源频率是 50hz 时，每隔s 打一次点。- 11 -6、（4分）“测定匀变速直线运动的加速度”实验是同学们进入高中学习的第一个分 组探究实验，在实验过程中，物理老师记录了部分探究实验小组同学的实验过程 或行为：1 某实验小组同学走进实验室就开始动用实验器材，实验过程中在实验室到处跑 来跑出，实验结束后没有整理实验器材并把没有用的纸带随手乱扔。2 某实验小组安装好实验装置后，先放开小车，再接通电源，打点，给纸带编号， 换上新纸带，重复三次实验。3 某实验小组从三条纸带中任意拿出一条纸带，标上记数点(每隔 5 个自然计时点 作为一个计数点)0、1、2、3、4、5，测量各相邻计数点之

24、间的距离，把测量结果 填入表中。4 某实验小组在处理数据时讨论，若电源频率高于 50hz ，但计算仍按 50hz 计算， 得出的物体加速度数值将比实际值偏小。你认为以上实验过程、行为和结论正确的是： （填序号）7、（10 分）打点计时器是高中物理中重要的实验仪器，下图中的甲、乙两种打点 计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题：（1） 图甲是_ （填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是 _ （填“交流 46v” 、“交流 220v” 、四节干电池）。（2） 某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”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，在纸带上依次确定出 a、

25、b、c、d、e 五个计数点。 其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有 4 个计时点未标出。 各点到 a 距离分别为 2.88cm ，7.20cm，12.96cm，20.16cm。每两个计数点间的时间间隔s- 12 -试根据纸带上数据，计算出打下 d 点时小车的瞬时速度是ms（保留三位有效数字）（3）用打点计时器测定物体的速度，当使用的电源频率高于 50hz 时，如果仍按 50hz 来计算，则测得的速度将比真实值 （偏大、偏小、无影响） 8、（6分）利用下图装置可以做力学中的许多实验，（1）以下说法正确的是_ 。a 用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻

26、力的 影响b 用此装置“探究加速度a与力f的关系” 每次改变砝码及砝码盘总质量之后，不需 要重新平衡摩擦力c 在用此装置“探究加速度a与力f的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小 于小车的质量d 用此装置探究“探究功与速度变化的关系”实验时，不需要平衡小车运动中所受 摩擦力的影响。（2）本装置中要用到打点计时器，如图所示为实验室常用的两种计时器，其中甲 装置用的电源要求是 。a交流220v b直流220v c交流46v d 直流46v（3）在利用此装置“ 探究加速度a与力f的关系”时，实验中按规范操作打出的一条 纸带的一部分如下图。已知打点计时器接在频率为50hz的交流电源上，则此次实 验

27、中打点计时器打下a 点时小车的瞬时速度为m/s。（结果保留2位有效数字）- 13 -2be219（10 分）电磁打点计时器通常的工作电压为 ，电火花打点计时 器通常的工作电压为 。我们日常生活所用的交流电频率是 50hz ，如果用它做电源，打点计时器每隔s 打一个点。某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，得到了如图所示的一条较为理想的纸带， a.b.c.d.e、f 为在纸带上依次所选的记数点，相邻记数点间有四个点未画出，测得 ab=1.20cm ， ac=3.20cm，ad=6.00cm，ae=9.60cm ，af=14.00cm，则以上由数据可知小车做 运动，运动的加速度 a=

28、m/s ，打点计时器打下 d 点时小车的瞬时速度为 m/s。（计算结果小数点后保留两位）10、（10 分）在做“用打点计时器测速度”的实验时，为了达到实验的目的，除了有 打点计时器、纸带、小车、钩码、细绳、一端附有滑轮的长木板外，还需要的仪 器是 。得到一条纸带如图所示. 每隔 4 个点取 1 个计数点，a、 b、c、d、e、f、g 为计数点， x =1.20cm， x =1.60cm， x =1.98cm， x =2.38cm，1 2 3 4x =2.79cm，5x =3.18cm.6计算运动物体在 b、e 两点的瞬时速度：v = m/s， v = m/s。 在下图中作出 v-t 图象，并求出加速度 a= m/s 。 (计算时保留两位有效数 字)v /(m/s)x x2x3x4x5x6a b cdefgot/s- 14 -过关检测题参考答案一、选择题（每小题 4 分，共 16 分）1、 【答案】d2、 【答