3.位置变化快慢的描述-速度　第2课时　实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度2026-2027学年高中物理高一上上学期课件人教版必修一

第2课时实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度一、实验目的1.会测量纸带的平均速度。2.掌握测量纸带瞬时速度的方法,会用纸带上打出的点求瞬时速度。3.能利用实验数据描绘v-t图像,并会根据图像分析物体运动的速度随时间的变化。二、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源、复写纸、导线、_______、纸带。刻度尺三、实验原理与设计1.实验的基本思想方法——极限思维法。2.实验原理(1)位移的测量:Δx是纸带上两点间的距离,利用_______测量。(2)时间的测量:Δt是这两点间的_________,利用打点计时器测量。(3)速度的计算:根据_____可求出纸带上任意两点间的平均速度。当Δt足够小时,我们可以认为其平均速度近似等于某点的_________。刻度尺时间间隔

瞬时速度

1.工字钢底座

2.底脚螺丝

3.滑轮

4.光电门5.导轨

6.遮光条

7.滑块

8.缓冲弹簧

9.连气源短平均[交流讨论]当打出的纸带点迹比较密集时(如图所示),如何处理?提示:可以考虑每5个点取一个计数点,如图。当两点间距离过小,测量位移时误差就会增大,所以需要每5个点取一个计数点。四、实验步骤1.观察打点计时器的构造,并把它固定在桌子上。2.把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与低压交流电源的接线柱相连接(或把电火花计时器与220V交流电源连接)。3.让纸带穿过电磁打点计时器的两个限位孔,压在复写纸的下面(或压在电火花计时器的墨粉纸盘下面)。4.接通电源开关,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源。5.重复步骤3、4,获得3~5条纸带。6.以纸带上点迹清晰的某一点为起始点0,后面每5个点取一个计数点,分别用1,2,3,…标出这些计数点,则两相邻计数点之间的时间间隔Δt=5T。7.用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离Δx。五、数据处理1.测量平均速度若电源频率为50Hz,每隔0.1s(或更短)计算一次平均速度。(1)在图中选取纸带上一点为起始点0,后面每5个点取一个计数点,分别用数字1,2,3,…标出这些计数点;(2)测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表1中;(3)计算两相邻计数点间的位移Δx,同时记录对应的时间Δt;(4)根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。表1

手拉纸带的位移和平均速度位置01234…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s-1)

每隔0.06s计算一次速度。(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带;(2)从纸带起始点0算起,后面每3个点取一个计数点;(3)测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表2中;(4)计算两相邻计数点间的位移Δx,同时记录对应的时间Δt;

表2

手拉纸带的瞬时速度位置012345…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s-1)

[交流讨论]如果在纸带上数出了n个点,那么,它们的间隔数是多少个?它们的时间间隔又为多少?提示:如果在纸带上数出了n个点,那么,它们的间隔数是(n-1)个,它们的时间间隔为(n-1)×0.02s。六、误差分析1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成的误差。为减小此误差,应选取以计数点为中间时刻的较近的两点间的位移Δx来求平均速度。2.测量计数点间的位移Δx带来的误差。减小此误差的方法:一是取计数点时,相邻两计数点间的距离不能过小;二是依次测出各计数点到起始点的距离,再分别计算出各相邻计数点间的距离。【辨析明理】(1)电火花计时器比电磁打点计时器更精确。(

)(2)使用打点计时器时应先拉动纸带,再接通电源。(

)(3)使用电磁打点计时器时,穿过限位孔的纸带在复写纸上方。(

)(4)实验完毕后应先取下纸带,再关闭电源。(

)提示:(1)√

(2)×

(3)×

(4)×类型一教材原型实验[典例1](1)使用打点计时器测量纸带的速度,基本步骤如下:A.当纸带完全通过计时器后,及时关闭开关B.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器C.用手拖动纸带运动D.接通打点计时器开关上述步骤正确的顺序是___________。(按顺序填写编号)

BDCA(2)在某次实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。(打点计时器所用电源频率为50Hz)①可求出A点到D点的距离是_________cm,相邻两计数点间的时间间隔T=________s。

②由实验数据可得A点到D点的平均速度是_________m/s;经过B点时的瞬时速度是_________m/s(结果均保留两位有效数字)。

4.100.10.140.13

类型二创新型实验[典例2](2026·郑州高一检测)某同学用如图所示的气垫导轨和光电门做“测量物体做直线运动的平均速度和瞬时速度”实验。请回答下面的问题:(1)已知遮光条的宽度为1.44cm,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1=0.144s,通过第二个光电门的时间Δt2=0.072s,则遮光条通过第一个光电门的速度大小为v1=______m/s,遮光条通过第二个光电门的速度大小为v2=______m/s。(均保留一位有效数字)

(2)为使平均速度更接近瞬时速度,正确的措施是______。(填选项代号)

A.提高测量遮光条宽度的精确度B.换用宽度更窄的遮光条C.使滑块的释放点更靠近光电门0.10.2B

[典例3]频闪照相法是一种利用照相技术每间隔一定时间曝光,从而在胶片上形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1s闪光一次,即每秒闪光10次。当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间的像,从而记录物体每隔相等时间所到达的位置。如图甲所示是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s,这样便记录了小球运动的时间,而小球运动的位移可以用尺子量出。