高中物理打点计时器考点大全及常见典型考题

第二讲打点计时器的使用实验一用打点计时器测速度1.要点概览⑴电磁打点计时器和电火花计时器的构造及工作原理；⑵打点计时器的使用方法及测瞬时速度的方法；⑶用v-t图像进行数据分析。2.内容详解⑴电磁打点计时器和电火花计时器①用途：计时仪器，同时记录不同时刻的位置，进而可测量各点间的距离（物体位移）②电源：交流电③电压：电磁打点计时器工作电压6V以下；电火花计时器工作电压220V④打点周期：0.02s（频率50Hz）⑵使用打点计时器的步骤①将纸带穿过限位孔，固定打点计时器；②先开启电压，然后拉动纸带运动，纸带上打出一系列的点，随即关闭电源；③取下纸带，选择比较清晰的一段，计算某两点间的时间间隔，测量两点间距离。⑶瞬时速度的测量思想方法：用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度。所取的时间间隔越接近该点，这种描述方法越准确。示例：如图，测量出包括E点在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度v=tx，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度。tx可以大致表示E点的瞬时速度，D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。然而D、F两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。⑷用v-t图像进行数据分析①建立直角坐标系：横轴——时间t（s）；纵轴——速度v(m/s)②描点：利用所测数据计算瞬时速度，选择合适的单位长度，在坐标纸上描点。③连线：用平滑曲线将描的点连接起来。④v-t图像：描述速度随时间的变化关系。3.例题剖析如图所示，表示用毫米刻度尺测量打点计时器打出的一条纸带的数据情况，由此可知纸带做运动。纸带在A、B间的平均速度为m/s，纸带在A、C间的平均速度为m/s。解析：要判断物体的运动状态，则要看各段时间内平均速度的关系。由于各段时间相等，则从相等时间内的位移方面分析，也能看出物体是怎样运动的。从图中可以看出纸带上两点之间时间相等，距离增加，故做加速运动。VAB=0.2m/s，VAC＝0.33m/s。答案：加速0.20.33实验二探究小车的运动规律1.要点概览⑴实验过程：实验原理、实验步骤、数据处理⑵规律探究：求瞬时速度，画出v-t图像；逐差法计算加速度。2.内容详解实验过程①一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上，打点计时器固定在长木板远离定滑轮的一端。②纸带穿过打点计时器的限位孔，固定于小车的后面，细绳的一端栓在小车的前端，跨过定滑轮，另一端挂上适当的钩码。③将小车停在靠近打点计时器的位置，先开启电源，后释放小车。打完一次纸带后立即关闭电源。④换上新纸带，重复操作三次。⑤在三条纸带中选择一条点迹清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。⑥每5个点选取一个计数点，进行测量，并计算出各个计数点的瞬时速度，填入表格。⑦以速度为纵轴，时间为横轴建立直角坐标系，画出v-t图像。可观察到各点大致在一条直线上，则画成直线。让尽可能多的点在直线上，不能连接的点应对称地分布在直线的两侧。3.例题剖析例题1：如图,是小车在斜面上运动时，通过计时器所得的一条纸带。各段长度为OA=6.05cm，OB=13.18cm，OC=21.40cm，OD=30.70cm，OE=41.10cm，OF=52.58cm，⑴根据这些数据求出B、C、D、E各点的速度并画出速度－时间图象；⑵通过图像求出加速度。（取A点为计时开始，打点计时器每隔0.02s打一次点，BC、DE间均有四个点未打出）。【思路解析】相邻两个计数点之间的时间t＝0.02×5＝0.1ssmtOAOCvB/77.02.005.640.212；vc=smtOBOD/88.02.018.1370.302vD=smsmtOCOE/99.0/2.040.2140.412vE=smsmtODOF/04.1/2.070.3058.522速度—时间图象如图2.1－4所示⑵可以任意选两个间隔较远的点，找出它们的坐标值（注意这两个点不能是我们表格中已测得的点），然后再把的它们的坐标值代入到公式a=tv=1212ttvv中,求出加速度,就能更详细地知道物体的运动情况。例题2：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下表所示：计数点序号123456计数点对应时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，最合理的方法是A.根据任意两计数点的速度用公式a=Δv/Δt算出加速度B.根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tanα求出加速度C.根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=Δv/Δt算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度答案：Ct/sv/(m/s)解析：方法A偶然误差较大.方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图，才可充分利用各次测量数据，减小偶然误差。由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a=Δv/Δt算出加速度，即方法C。例题3：用滴水法可以测定重力加速度的值.方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时，下一水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、4……”，一直数到“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为t.（1）写出用上述测量计算重力加速度g的表达式.（2）为了减小误差，改变h的数据，测出多组数据.次数高度h/cm空中运动时间t/s120.100.20225.200.23332.430.26438.450.28544.000.30650.120.32记录在表格中（表中t是水滴从水龙头口到A板所用的时间，即水滴在空中运动的时间），请在图中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g的值.（要求两位有效数字）参考解答：（1）每滴水下落h所用的时间为t′=1nt，根据自由落体运动规律h=21gt′2可得g=22)1(2thn.（2）由于2th=2g，故下落高度h为纵坐标，以时间的平方t2为横坐标画h－t2图象，应为直线，其斜率k=2g，g=2k.认真描点作图，求出斜率k，即可求得g.解得g=9.78m/s2.练习题1、在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加速度的实验中，得到如图所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，每5个打印点取一个计数点，分别标上0、1、2、3、4…量得0与1两点间的距离s1=30mm，3与4两点间的距离s4=48mm，则小车在0与1两点间平均速度为__________，小车的加速度为__________.解析：1.0103031Tsvm/s=0.3m/s因为s4-s1=3aT2，所以a=32214101.0330483Tssm/s2=0.6m/s22、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图4为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4＝________m/s，小车的加速度大小a＝________m/s2答案：8.1m/s，80m/s21、在验证力的平行四边形定则的实验中,根据实验数据画出力的图示(如图所示).图上标出了F1、F2、F、F/四个力，其中不是由弹簧秤直接测得的力是（填上述字母）；在该实验中，需要记录和观察的是下面哪些项目。A.记录力F1、F2间的夹角B.记录力F1、F2和F的大小和方向C.观察力F、F/的大小是否基本相同D.观察力F、F/的方向是否基本相同2、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，用F1F2FF/测力计测出弹簧的弹力F，测出弹簧的总长度l，得到下表中的数据。（1）由图读出F2的值为N；（2）由表中的数据，可写出F与l的关系式为：N。3、为测量木块与木板间的动摩擦因数，某同学采用如图所示的装置，将木块放在水平木板上，右侧与纸带相连，左侧拴有细线，跨过固定在木反左端的定滑轮与一重物相连。在重物在牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，如图给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，不计打点计时器对纸带的阻力，取重力加速度g=10.0m/s2。则木块匀减速运动的加速度大小a=m/s2，木块与木板间的动摩擦因数=。（结果均保留三位有效数字）4、某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作，将一个长弹力F（N）01.00F23.12弹簧总长度l（cm）6.008.0510.1012.00方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，下表是她记录的实验数据。木块的重力为10.00N，重力加速度g=9.80m/s2,根据表格中的数据回答下列问题（结果保留3位有效数字）：实验次数运动状态水平拉力F/N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49（1）木块与桌面间的最大静摩擦力fmF＞N；（2）木块与桌面间的动摩擦因数；（3）实验次数5中监测到的加速度am/s2。5、在探究加速度与力、质量的关系实验中，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。（1）当满足关系时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力。（2）实验中平衡摩擦力的目的是：（3）在验证牛顿第二定律的实验中，下列做法错误的是（）A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上；B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳绕过滑轮；C．实验时先放开小车,再接通打点计时器电源.；D．小车运动的加速度可用天平测出M及m后直接用公式a=mg/M求出。F6、（1）为了测定某辆轿车在平直公路上起动时的加速度（轿车起动时的运动可近似看做匀加速运动），某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片（如图)。如果拍摄时每隔2秒曝光一次，轿车车身总长为4.5m，那么这辆轿车的加速度为A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s2（2）实验中，得到一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点，若相邻计数点的时间间隔为st1.0，用刻度尺量得cmAB50.1，cmEF10.3，则小车的加速度大小为_____2/sm，由此可进一步求出打下B点时小车的速度大小为__sm/.（结果保留两位有效数字）参考答案：1、F/,BCD2、（1）2.07（2.06—2.08）（2）F=50（l－0.06）3、3.130.3134、（1）4.01,(2)0.401(3)1.455、（1）Mm；（2）让小车受到的合外力等于钩码的重力；（3）ACD6、（1）B（2）0.400.17DBACFE