高中物理 运动的描述4 练习使用打点计时器精讲精练

1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5第四讲第四讲练习使用打点计时器练习使用打点计时器 精讲精练精讲精练物理核心素养物理核心素养（一）物理观念（一）物理观念1. 了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成， 知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。2. 通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。3. 通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。4. 学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思

3、想。（二）科学思维、科学探究（二）科学思维、科学探究1通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。2通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来。培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。3通过画速度时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。（三）科学态度与责任（三）科学态度与责任1. 体验实验中理性思维的重要，既要动手，又要动脑。2. 感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于实际生活的意识。3. 经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，

4、并乐于探索自然界的奥秘。学习重点：学习重点：1. 学会使用打点计时器。2. 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。3. 会用描点法描绘物体的速度时间图象，并从中获取物理信息。学习难点学习难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力知识点梳理：知识点梳理：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vt图象分析实验数据，描述物体的运动。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3

5、 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5二、实验原理1.两种打点计时器的比较电磁打点计时器电

6、火花计时器结构示意图打点原理电磁作用下振针上下周期性振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点工作电压6 v 以下交流电源220 v 交流电源打点周期0.02 s0.02 s阻力来源纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小功能功能相同，都是计时仪器2.测平均速度、瞬时速度的原理用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置， 用刻度尺测出两个计数点间的位移x。打两个点的时间间隔为t，则vxt，当t很短时，认为xt为t时刻的瞬时速度。三、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、 学生电源(电火花计时器使用 220 v 交流电源)、 刻度尺、

7、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。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上接线柱接到 6 v 的低压交流电源上。(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。(4)重复步骤(2)、(3)，获得 35 条纸带。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f

8、 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，舍去前面密集的点，找一清晰的点作为第

9、1 个点，往后数n个点，n个点之间的间隔数为(n1)，纸带从打第 1 个点到打第n个点的运动时间t0.02(n1) s。(6)用刻度尺测量出第 1 个点到第n个点间的距离x。2.数据处理(1)计算纸带的平均速度： 从打第1个点到打第n个点， 纸带的运动时间为t0.02(n1)s，纸带的位移为x，纸带的平均速度vxt。把测量和计算的结果填入表中。记录项实验次数点数n点划分出的间隔数n1运动时间t/s位移x/m平均速度v/(ms1)12(2)用打点计时器测量瞬时速度选取一条点迹清晰便于分析的纸带。从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔t50.02 s0.1 s。在

10、纸带上用o、a、b、c、d标出这些“计数点”，如图所示。用刻度尺依次测出oa、ob、oc、od的距离是s1、s2、s3、s4，再利用x1s1、x2s2s1、x3s3s2确定出oa、ab、bc、cd之间的距离x1、x2、x3、x4a、b、c、d各点的瞬时速度分别为vax1x22t、vbx2x32t、vcx3x42t、vdx4x52t(3)用vt图象描述物体的运动以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。用平滑曲线把这些点连接起来，即得到vt图象。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3

11、5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8

12、1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5五、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(n1)0.02 s。而非tn0.02 s。4.作vt图象不用坐标纸、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.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。

13、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。核心突破：核心突破：实验原理和实验操作例 1打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写

14、在空白处。a.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压_(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。b.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_，并压在_下面。c.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x。d.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间t_。e.打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。f.利用公式vxt计算纸带运动的平均速度。实验步骤的合理顺序是_。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9

15、 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3

16、 7 5解析a 项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；b 项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；d 项中纸带上记录的时间t(n1)0.02 s。合理的实验步骤为 baedcf。答案交流限位孔复写纸(n1)0.02 sbaedcf要点二纸带的处理例 2 打点计时器所用交流电源的频率为 50 hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺进行测量，如图 1 所示，则纸带在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思路指导解答本题可按照下列思路进行：vacxactac求出xac刻度尺读出（注意估读）求出tac纸带相邻计

17、时点t0.02 s（电源频率是 50 hz）解析a、c间的位移xac1.40 cm，a、c间的时间间隔tac0.04 s，所以a、c间的平均速度vacxactac0.35 m/s。a、d间的位移xad2.50 cm，a、d间的时间间隔tad0.06s，所以a、d间的平均速度vadxadtad0.42 m/s。a、c两点比a、d两点更接近b点，所以b点的瞬时速度更接近于a、c间的平均速度 0.35 m/s。答案0.350.420.35方法总结用vxt近似代替瞬时速度的条件是t足够小，因此利用它求某一点的瞬时速度时，应尽可能靠近该点取数据，这样求出的数值才可能更接近该点的瞬时速度。要点三数据的处理

18、、vt图象例 3 如图 2 所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从 0 点开始依照打点的先后依次标为 0、1、2、3、4、5、6现在量得 0、1 间的距离x15.18 cm，1、2 间的距离x24.40 cm，2、3 间的距离x33.62 cm，3、4 间的距离x42.78 cm，4、5 间的距离x52.00 cm，5、6 间的距离x61.22 cm(频率为 50 hz)。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5

19、 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5图 2(1)根据上面记录，计算打点计

20、时器在打 1、2、3、4、5 点时的速度(保留两位小数)并填在下表中。位置12345v/(ms1)(2)根据(1)中表格，在图 3 中画出小车的速度图象。图 3解析(1)某点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度表示打 1 点时：v1x1x22t1.20 m/s，打 2 点时：v2x2x32t1.00 m/s，打 3 点时：v3x3x42t0.80 m/s，打 4 点时：v4x4x52t0.60 m/s，打 5 点时：v5x5x62t0.40 m/s，将数值填入表格中位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(2)描点并连线得小车的速度时间图象。方法总结方法总结6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d