2020版高中物理 第一章 运动的描述 第4节 实验：用打点计时器测速度课件 新人教版必修1

第4节实验：用打点计时器测速度1细梳理、基础巩固一、打点计时器及其原理电磁打点计时器电火花计时器结构示意图电磁打点计时器电火花计时器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6V以下低压1______电源2________V3______电源打点周期(电源频率为50Hz)0.02s0.02s交流220交流电磁打点计时器电火花计时器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，都是计时仪器二、练习使用打点计时器1．把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．2．把打点计时器的两个接线柱接到4______电源上(电源频率为50Hz，电磁打点计时器接5___V以下低压6______电，电火花计时器接7________V8______电)．3．先接通电源开关，打点稳定后再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源．交流6交流220交流4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为9________个，则纸带的运动时间Δt＝(10________)×0.02s.5．用刻度尺测量出从11__________的点到最后的点间的距离Δx.6．利用公式v＝ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度．n－1n－1开始计数三、速度的测量1．用打点计时器测量瞬时速度纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据v＝ΔxΔt，当Δt或Δx较小时，用这个12__________代表纸带经过该位置的瞬时速度．如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝ΔxΔt.平均速度2．用图象表示速度①速度—时间图象(v­t图象)用横轴表示13________，纵轴表示14________，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，即得到物体运动的v­t图象．②v­t图象的意义v­t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它15______(填“是”或“不是”)物体运动的轨迹．时间t速度v不是1．(多选)使用打点计时器时应注意()A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面B．使用打点计时器时应先拉动纸带，再接通电源C．使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行D．打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源解析：选CD电磁打点计时器使用复写纸，电火花计时器不用复写纸，故A错误；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故B错误；为减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故C正确；打点计时器不能长时间连续工作，故D正确．2．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到无需测量的物理量是()A．时间间隔B．位移C．平均速度D．瞬时速度解析：选A时间间隔可以通过数纸带上所打点的个数得出，故A正确；位移需通过测量纸带上所打点间的距离得出，故B错误；而平均速度和瞬时速度都是依据实验测量数据通过计算得出的，C、D错误．3．用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写在空白处．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________(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Δx.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Δt＝________.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v＝ΔxΔt计算纸带运动的平均速度．实验步骤的合理顺序是__________．解析：打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打n个点，则有(n－1)个时间间隔，故这段纸带记录的时间Δt＝(n－1)×0.02s；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是BAEDCF.答案：交流限位孔复写纸(n－1)×0.02sBAEDCF4．如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打点计时器)．从点痕的分布情况可以断定：纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带________是越来越快的．纸带________是开始越来越快，后来又越来越慢的．若所用电源的频率是50Hz，图中纸带④，从A点到B点，历时________s，位移为________m，这段时间内纸带运动的平均速度是________m/s，BC段的平均速度是________m/s，而AD段的平均速度是________m/s.解析：速度是单位时间内物体所通过的位移，纸带上每相邻两点间的时间间隔相等，因此物体匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以①③纸带是匀速通过打点计时器的；②纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大，因此②纸带是越来越快的；④纸带相邻两点间的距离先变大后变小，说明速度先变大后变小，因此④纸带是开始越来越快，后来又越来越慢的．所用电源的频率是50Hz，则相邻两点间的时间间隔为0.02s，从A点通过计时器到B点通过计时器有两段时间间隔，所以时间为0.04s，位移为0.27m，这段时间的平均速度为v＝ΔxΔt，代入数值得v＝6.75m/s.BC段的位移为22cm，即0.22m，所用时间为0.02s，代入上式得平均速度为11m/s，而AD段的位移为63cm，即0.63m，所用时间为0.08s，代入上式得平均速度为7.88m/s.答案：①③②④0.040.276.75117.885.打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示，则：xAC＝________mm，xAD＝________mm.那么由此可以算出纸带在A、C间的平均速度为________m/s，纸带在A、D间的平均速度为________m/s，B点的瞬时速度更接近于________m/s.解析：xAC＝14.0mm，A、C间的平均速度为xAC2T＝14.0×10－32×0.02m/s＝0.35m/s；xAD＝25.0mm，A、D间的平均速度为xAD3T＝25.0×10－33×0.02m/s≈0.42m/s.对描述B点的瞬时速度来说，AC段所取的位移较小，更接近B点的真实速度，即B点的瞬时速度更接近于0.35m/s.答案：14.025.00.350.420.356．如图甲所示是“用打点计时器测速度”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…，现测得0、1间的距离x1＝5.18cm,1、2间的距离x2＝4.40cm,2、3间的距离x3＝3.62cm,3、4间距离x4＝2.78cm,4、5间的距离x5＝2.00cm,5、6间的距离x6＝1.22cm(每0.02s打一次点)．(1)下表列出了打点计时器在打1、2、4、5点时的速度，请在表中填入打点计时器打下3点时的速度.位置12345v/(m·s－1)1.201.00____0.600.40(2)根据(1)中表格，在图乙中画出小车的速度—时间图象，并说明小车速度变化的特点．解析：(1)打3点时：v3＝x3＋x42Δt＝0.80m/s.(2)描点并连线得到小车的速度—时间图象如下图．由图象可知，小车速度均匀减小．答案：(1)0.80(2)见解析图