高中物理必修一学案打点计时器

./《必修一》专题四记录物体的运动信息知识回顾1.打点计时器打点计时器是一种记录物体运动的和信息的仪器。打在纸带上的点,记录了纸带的运动信息,如果把纸带和物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。〔1电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器。当接通低压电源时,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就跟着上下振动而打点,这时,如果纸袋运动,振针就在纸带上打出一系列点。当交流电源的频率是50Hz时,它每隔打一个点,即打出的纸袋上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。〔2电火花打点计时器：它时利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器。当通电交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到负极的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当交流电源的频率是50Hz时,它每隔打一个点,即打出的纸袋上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力,比电磁打点计时器实验误差。2.使用打点计时器时应该注意以下问题：〔1电源的电压要符合要求,电磁打点计时器应使用交流电源；电火花计时器使用交流电源。〔2使用电火花打点计时器时,应注意把条纸带正确穿好,墨粉纸盘；使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过,压在复写纸面。〔3使用打点计时器时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。〔4释放前,应使物体停靠在打点计时器的位置。〔5打点计时器在纸带上应打出轻重合适的,如打出的是短横线,就调整一下距复写纸片的高度,使之增大一点。〔6纸带的选择,要选择点迹清晰、分布合理的纸带,找计数点时舍掉开始归于密集的点。〔7出现误差较大的原因是阻力过大。可能是、、、复写纸不符合要求等。3.实验数据处理〔1根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度．①在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s<电源频率为50Hz>,所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小。②根据v＝eq\f<Δx,Δt>,求出任意两点间的平均速度,这里Δx可以用直尺测量出两点间的距离,Δt为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．〔2粗略计算瞬时速度某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示,如图1－4－2所示,vE≈eq\x\to<v>DG或vE≈eq\x\to<v>DF.图1－4－2说明：在粗略计算E点的瞬时速度时,可利用v＝eq\f<Δx,Δt>公式来求解,但须注意的是,如果取离E点越接近的两点来求平均速度,这个平均速度越接近E点的瞬时速度,但是距离过小会使测量误差增大,应根据实际情况选取这两个点．4.利用v－t图象分析物体的运动〔1v－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,即得到如图1－4－3所示的v－t图象。图1－4－3图1－4－4〔2v－t图象的意义v－t图象非常直观地反映了的情况,它并不是物体运动的轨迹。〔3匀速直线运动的v－t图象①匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线,如图1－4－4所示,直线a、b分别表示va＝4m/s,vb＝8m/s.1－4－5②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1－4－5中画斜线的部分。[参考答案]1.位移,时间〔14~6V,交流,0.02s〔2220V,0.02s2.〔14~6V,220V〔22,夹在两纸带之间,限位孔,下〔4靠近〔5小圆点,振针〔7压纸框架压纸带过紧,纸带边缘不整齐,纸带不平直4.〔2速度随时间变化二、题型训练1.根据打点计时器打出的纸带,可以从纸带上不经过计算而直接得到的物理量是〔A.位移B.时间间隔C.加速度D.平均速度2.下列关于使用电磁打点计时器的说法正确的是〔A.不要在未放纸带时通电打点,每次打点完毕,应及时切断电源,切忌长时间通电使用B.每打完一条纸带,要将复写纸调整一下,确保下一次打点清晰C.若发现振片振幅不稳定,应调节振片螺母,以使振片稳定D.若打出的点带尾巴或双点,是由于振针太长所造成的,应适当调整振针的长度3.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹。下列关于纸带上点迹的说法中正确的是〔A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况4.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.电源的频率不稳定D.振针压得过紧5.关于打点计时器打出的纸带,下列叙述中正确的是<>A．点迹均匀,说明纸带做匀速运动B．点迹变稀,说明纸带做加速运动C．点迹变密,说明纸带做加速运动D．相邻两点间的时间间隔相等6.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀,下列判断正确的是<>A．点迹密集的地方物体运动的速度较大B．点迹密集的地方物体运动的速度较小C．点迹不均匀说明物体做变速运动D．点迹不均匀说明打点计时器有故障7.打点计时器所用的电源是50Hz的交流电,其相邻点的时间间隔是T,若纸带上共打出N个点,这纸带上记录的时间为t,则下列各式正确的是<>A．T＝0.02s,t＝NTB．T＝0.05s,t＝<N－1>TC．T＝0.02s,t＝<N－1>TD．T＝0.05s,t＝NT8.图1－4－8是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为0.02s,纸带旁边是一把最小刻度为1mm的直尺,试计算拖着纸带做直线运动的物体：<1>在AC这段时间内的平均速度；<2>在B点的瞬时速度．9.一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带,如图1－4－1所示．纸带上有六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出,所用交流电的频率为50Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米．图1－4－1<1>计算0～6点之间的平均速度；<2>打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？[参考答案]1.AB〔点拨：因为打点计时器每隔0.02s打一次点,根据纸带上打点的个数可确定出时间间隔,故A正确；由刻度尺可直接测量出两点间距离即位移大小,故B正确；速率和平均速度可通过上述A、B项,再进行计算方可求得,因此C、D项错．2.ABCD3.ABD4.D5.ABD6.BC7.C8.解析<1>x＝4.00cm,A到C共10个点,9个时间间隔,所以A到C所用的时间t＝0.02s×9＝0.18s,所以AC这段时间内的平均速度eq\x\to<v>＝eq\f<x,t>＝eq\f<4.00×10－2m,0.18s>＝0.22m/s；<2>根据公式vB＝eq\f<Δx,Δt>来计算B点的瞬时速度。为了尽量精确,取靠近B点的左右两个点,左边点在刻度尺上的读数是1.77cm,右边点在刻度尺上的读数是2.65cm,那么Δx＝2.65cm－1.77cm＝0.88cm,两点间相隔的时间为Δt＝0.02s×2＝0.04s,所以B点的瞬时速度vB＝eq\f<Δx,Δt>＝eq\f<0.88×10－2m,0.04s>＝0.22m/s.答案<1>0.22m/s<2>0.22m/s9.解析<1>0到6点间的平均速度为：v＝eq\f<Δx,Δt>＝eq\f<2.80＋4.40＋5.96