2015-2016学年高中物理第1章4实验用打点计时器测速度课件新人教版必修1

自主学习·基础知识合作探究·重难疑点课时作业4实验：用打点计时器测速度一、实验目的1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用．2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度．3．理解速度—时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法．二、实验原理1．打点计时器的原理及使用.电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220V交流电源6V以下交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02s0.02s记录信息位置、时刻或位移、时间2.跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx，打两个点的时间可用Δt＝(n－1)×0.02s求得，则平均速度v＝ΔxΔt，当Δt很短时，可以认为ΔxΔt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220V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．一、实验步骤1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．3．接通电源，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．4．取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1)s计算出纸带的运动时间Δt.5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx，利用公式v＝ΔxΔt计算纸带在这段时间内的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．实验次数点数n点划分出的间隔数n－1运动时间Δt/s位移Δx/m平均速度v/m·s－112二、数据处理1．用打点计时器测量瞬时速度(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带．(2)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T＝5×0.02s＝0.1s．在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图1－4－1所示．图1－4－1依次测出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4….(3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T….2．用图象表示速度用横轴表示时间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1－4－2所示的v－t图象.图1－4－2三、误差分析1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度．2．若采用分段测量计数点间的位移x，会使测量误差增大．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．四、注意事项1．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.2．使用打点计时器打点时，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．为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．即v＝xn＋xn＋12T.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．7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)，读数时应估读到毫米的下一位．实验探究一打点计时器的使用使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：(1)在如下基本步骤中，正确的排列顺序为________．A．把电火花计时器固定在桌子上B．安放纸带C．松开纸带让物体带着纸带运动D．接通220V交流电源E．按下脉冲输出开关，进行打点(2)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在________上，还要检查________是否夹在两纸带之间．【解析】电火花计时器的特点是：打点是靠放电针和墨粉纸盘之间火花放电来实现的，故其操作步骤和电磁打点计时器是相仿的，墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以转动，均匀地被利用．墨粉纸盘夹在两条白纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好地转动．【答案】(1)ABDEC(2)纸盘轴墨粉纸盘实验探究二数据的测量与速度的计算在“用打点计时器测速度”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图1－4－3所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离并填入表格中．图1－4－3距离d1d2d3测量值/cm计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2＝_______m/s.【解析】d1＝1.20cm，d2＝5.40cm，d3＝12.00cm，每两个相邻计数点间的时间间隔T＝0.10s，v2＝x132T＝5.40－1.200.10×2cm/s＝21.0cm/s＝0.21m/s.【答案】距离d1d2d3测量值/cm1.205.4012.000.21实验探究三根据实验数据画速度—时间图象如图1－4－4所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．求出各计数点的瞬时速度并画出速度—时间图象．图1－4－4【解析】1点对应时刻是0、2之间的中间时刻，求出0、2间的平均速度，即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出．而相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s.故v1＝x022T＝3.9×10－22×0.1m/s＝0.195m/s，v2＝x132T＝9.0×10－2－1.0×10－22×0.1m/s＝0.40m/s，同理v3＝0.61m/s，v4＝0.69m/s，v5＝0.70m/s.以O点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，建立直角坐标系．根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度－时间图象如图所示．【答案】见解析