打点计时器习题

1、第4节实验：用打点计时器测速度研究物体的运动，就要知道物体运动的位移、时间等，但这样还不能完整地描述运动.生 活中，我们还会提出这样的问题：物体在哪个位置运动的更快？如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢？这就要知道物体在某位置的速度，即瞬时速度，为此，本节就要学习一种测量瞬时速度的方法.-要点归纳一、实验目的1练习使用电磁打点计时器或电火花计时器.2学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况.3利用v- t图象分析实验数据，描述物体的运动.二、实验原理1. 两种打点计时器当接通50 Hz的交流电时，都是每隔 0.02 s打一次点.2当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地

2、表示出物体在不同时刻的位置，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均速度的定义式v=罟，当也很短时，可以认为 号等于t时刻的瞬时速度.三、实验步骤1. 把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间.2 把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上.3接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹.4.取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出n个点，这些点划分出来的间隔数为(n 1) 由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为 0.02(n1)

3、 s./x5用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x,再利用公式 v计算纸带通过这段位移时的平均速度把测量和计算的结果填入表中.6. 在小纸带上标记连续 7个计数点，分别标上记号 A、B、C、D、E、F、G用刻度尺 测量每相邻两个点间的距离，分别记为x2、x3、x4、x5、x6,记录到表中.7. 根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由.&将B、C、D、E、F作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移Ax,由于At很小，求出At内的平均速度，即等于各点的瞬时速度，记入表中.四、注意事项1电源电压要符合要求，电磁打点计时

4、器应使用6V以下交流电源；电火花计时器使用220 V交流电源.2. 实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.3使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带.4.手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集.5复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰.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.五、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.在纸带上相邻两点的时间间隔均为 0.02 s(电源频率为50 Hz)，所以点迹密集的地方 表示纸带运动的速度小.(2)根据v=A，求出任意两点间的平均速度，这里Ax可

5、以用直尺测量出两点间的距离，At为两点间的时间间隔数与 0.02 s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 -42 所示，Ve v DG 或 Ve v DF.DE F &7图 1 42说明：在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用 v=菁公式来求解，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.六、利用v t图象分析物体的运动1. v 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

6、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.&/(m *s)图14-42. v t图象的意义v t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，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= 4 m/s, vb= 8 m/s.1 4 5(2)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.七、利用现

7、代科技测速度的方法1借助传感器用计算机测速度详见课本.2.借助数字计时器和气垫导轨测速度.详见课本.这样测得的速度也不是瞬时速度，应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度.3利用频闪照相分析计算物体的运动.研究物体的运动规律，除用打点计时器外，还可以用频闪照相，在暗室里放上照相机，让快门一直打开，旁边用频闪灯照相，因为频闪灯每隔相同时间瞬间闪光一次，在照相底片上就留下物体的一系列像，研究物体在不同闪光时刻成的像，就能了解物体的运动规律.因为频闪照相能记录物体在不同时刻的位置，所以也和打点计时器一样能分析研究物体的运动规律.典例剖析一、利用纸带判断物体的运动情况例1关于打点计时器打出的纸带，下列

8、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解析 打点计时器的振针打点的频率一定(50 Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密.答案 ABD(1) 选取一条点迹清晰的纸带为研究对象.(2) 分析纸带上点与点之间间隔的变化情况.(3) 若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动二、平均速度和瞬时速度的计算例2图1-4-8是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸

9、带，相邻点的时间间隔为0.02 s,纸带旁边是一把最小刻度为1 mm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.1234丨I丨丨丨丨丨丨丨山丨丨山丨丨山丨丨I丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨I丨1丨丨丨丨丨丨丨丨1丨山丨丨丨丨丨丨丨丨丨 应 *图1-4-8解析(1)根据平均速度的定义，AC这段时间内的平均速度就等于A到C的位移跟所用时间的比值.位移的大小可以从刻度尺上直接读出：x = 4.00 cm, A到C共10个点，9个时间间隔，所以A到C所用的时间t= 0.02 sx 9= 0.18 s,所以AC这段时间内的平均速度 V =4.00 x 1

10、0 2 m0.18 s=0.22 m/s(2)根据公式VB =普来计算B点的瞬时速度.为了尽量精确地反映物体在B点的运动快慢，我们尽量在靠近 B点的地方取得数据，例如取靠近B点的左右两个点，左边点在刻度尺上的读数是 1.77 cm，右边点在刻度尺上的读数是2.65 cm，那么 Ax= 2.65 cm 1.77 cm =0.88 cm,两点间相隔的时间为At = 0.02 sx 2 = 0.04 s,所以 B点的瞬时速度Ax0.88X 10 20.04 s-=0.22 m/s.答案 (1)0.22 m/s (2)0.22 m/s三、速度一时间图象的理解例3如图1 4 9所示为某物体的v t图象，

11、试说明该物体的运动情况. 解析 04 s物体做加速运动，末速度为12 m/s；46 s物体做减速运动，末速度为0;67 s物体做反向加速运动，末速度大小为4 m/s；78 s物体做反向减速运动，末速度为0.答案见解析效果自测1. 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答案 BC2.在下列四个图象中，表示匀速直线运动的是ABCD答案 BC解析 在v-t图象中表示匀速直线运动的图线是平行于t轴的一条直线；在x-t图象中表示匀速直线运动

12、的图线是过原点的直线，故选项B、C项正确.3 根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是( )A 时间间隔B 位移C速率D 平均速度答案 AB解析 因为打点计时器每隔 0.02 s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.4. 接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的时间顺序是()A 先接通电源，后释放纸带B 先释放纸带，后接通电源C释放纸带的同时接通电源D 先接通电源或先释放纸带都可以答案 A解析 按照操作顺

13、序，必须先接通电源，让计时器工作稳定后再释放纸带，所以只有A正确.5. 下列说法中正确的是 ()A .电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样B .电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C.电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的D .电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s答案 ACD6打点计时器所用的电源是50 Hz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= 0.02 s, t = NTB. T= 0.05 s, t = (N 1)TC. T = 0.02 s, t = (

14、N 1)TD. T= 0.05 s, t= NT答案 C7.某同学在练习使用打点计时器时，得到了如图1 4 10所示的纸带，从 O点开始，每隔 0.1 s 取一个测量点.测得 OA = 3.20 cm, AB = 3.90 cm , BC = 5.86 cm , CD = 7.58 cm , DE = 9.72 cm.)* JoABCbE (图 1 4 10则可判断纸带的运动是.D段上的平均速度为.tD段上的平均速度为 .答案变速运动51.35 cm/s&练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：A .把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上，把复写纸套在定位轴上，让连接小车 的纸带穿过限位孔，并压

15、在复写纸下面B .把打点计时器接在 10 V以下的直流电源上C.拉动纸带后，再接通电源D .取下纸带，以纸带上起始点为0,依次在每个点上标出1、2、3、，用刻度尺分别量出两点间的距离，比较是否相等，判断是什么性质的运动试纠正以上步骤中错误之处.答案 A中应将计时器固定在没有定滑轮的一端；B交流电源上，C先接通电源再拉动纸带；D从能够看清的点开始.探究归纳题型1应用纸带计算平均速度和瞬时速度例1 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50 Hz,相

16、邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米. 2L80 4.40 S967.57 9J010/71 k/O123456 /图1-4-1(1) 计算06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？答案 (1)0.68 m/s (2)0.83 m/s解析(1)0到6点间的平均速度为：x 10 - 2m/s2.80+ 4.40+ 5.96 + 7.57+ 9.10+ 10.716 X (0.02 X 5)=0.676 m/s 0.68 m/s当打点计时器打第 4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于35点间的平均速度，则山357.57 + 9.10 乂 2VL 虫35 2X (

17、0.02 X 5)m s=0.834 m/s 0.83 m/s拓展探究上例中若电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？答案偏大解析 当交流电的频率为 50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点，当交流电的频率低于50 Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02 s,即t时间内的位移我们用X0.02 s的位移计算(v =),因此测出的速度将比真实值偏大.该题考查学生应用“极限”的思想求物体的瞬时速度的能力，其平均速度可由v=心求出，求瞬时速度时，应当取包含该点的尽可能短的时间间隔，由平均速度代替瞬时速度.

18、题型2实验数据的处理例2汽车沿平直公路行驶，小明坐在驾驶员旁边注视速度计，并记下间隔相等的各时 刻的速度值，如下表所示:t/s05101520253035404550n v/(km h -)20304050505050352050根据小明的记录内容，试完成下列问题：(1) 从表中数据得到汽车在各段时间内的特点：在015 s内，汽车的速度在变化，时间每经过5 s速度增大km/h ;在1530 s内汽车速度不变，速度大小为 km/h ;在3045 s内汽车速度在变化，每 5 s速度减小km/h.请根据表格中的数据，画出对应的v t图象.如果认为在015 s内速度变化是均匀的，你能在图象中找出汽车在

19、7.5 s时的速度值吗？答案 (1)105015 (2)见解析 (3)能 35 km/hM y/(km h 1)连接解析 根据小明记录的各个时刻的速度，首先在速度一时间坐标系中描出对应点,各点得到速度图象.(1) 分析小明记录的数据不难得出答案为：10 ； 50; 15.(2) 描点画图后，v t图象如右图所示.(3) 能，35 km/h1画物理图象的原则是准确、清楚、布局合理、使用方便.2. 应恰当选取坐标轴的分度.3. 要有足够多的描点数目.4. 所画图线应尽可能穿过较多的描点题型3 v t图象的理解和应用图 1 42例3在节假日期间，你可能到公园或游乐场玩过蹦床，如图142所示，是-学某

20、次从蹦床跳起后的 v t图象，已知t2= 2t1,结合你的体会和经历，分析下列问题：(1) 他的速度大小是如何变化的？(2) 哪段时间是上升的，哪段时间是下降的？(3) 从图象中可以看出，是选上升过程的速度方向为正方向，还是选下降过程的速度方 向为正方向？(4) 他在t2时刻回到蹦床上了吗？答案见解析名同V0.解析(1)在0t1时间内速度由V0逐渐减小到零，在 打t2时间内速度由零增大到(2) 速度由初速度vo减小到零的过程是上升过程，所对应的时间为0ti；速度由零增大到V0的过程是下降过程，所对应的时间为tit2.(3) 从图象中可以看出，上升过程速度为正，下降过程速度为负，因此，是选定上升

21、过 程的速度方向为正方向.(4) 由于上升过程与下降过程是对称的，故t2时刻刚好回落到蹦床上.v t图象中反映的物理量有：(1) 某一时刻瞬时速度的大小，可以从图象上直接读出；(2) 速度的方向，选 v轴中的正方向为正方向，如果速度为负值则说明运动的方向跟选 择的正方向相反.(3) 匀速直线运动的图象是一条平行于t轴的直线.(4) 从匀速直线运动的速度一时间图象中不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移,据位移公式x= vt,在速度图象中位移就对应着边长分别为v和t的矩形的面积课 时作业 1打点计时器打出的纸带()A. 能准确地求出某点的瞬时速度B. 只能粗略地求出某点的瞬时速度C. 能准确地

22、求出某段时间内的平均速度D 可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度答案 BC2. 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是()A 点痕记录了物体运动的时间B 点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D .点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况答案 ABD解析 打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间， 点间的距离记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况.3. 物体做直线运动的图象如图1 43所示，则该物体()图14-3A 先做加速运动，后做减速

23、运动，速度方向相同B 先做加速运动，后做减速运动，速度方向相反C.先做减速运动，后做加速运动，速度方向相同D 先做减速运动，后做加速运动，速度方向相反答案 A解析 根据图象可知，物体速度先增大后减小，即先做加速运动，后做减速运动.由于图线在时间轴上方，速度方向都为正，方向相同，故选A正确.4. 某物体的运动规律如图 1 4 4所示，下列说法中正确的是 （）图 1 44A 物体在第1 s末运动方向发生变化B. 第2s内、第3s内的速度方向是相同的C. 物体在第2 s内返回出发点，向反方向运动D .在这7s内物体的位置始终不会为负值答案 D解析 物体在第1 s末运动方向没有发生变化，A错；第2 s

24、内、第3 s内的速度方向是相反的，B错；物体在第2 s内位移变大，向正方向运动，C错；物体做的是往复运动，故物体的位置始终不会为负值，D项正确.5如图1 4 5所示为甲、乙两质点的 v t图象，对于甲、乙两质点的运动，下列说 法中正确的是（）图14-5A 质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与甲的运动方向相反B .质点甲、乙的速度相同C.在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同D .质点甲、乙之间的距离一定越来越大答案 A解析 速度、位移都是矢量，其正负表示与选取正方向的关系，两个矢量相同，必须大 小和方向都相同；由于题目没有指明甲、乙两质点的初始位置，所以只根据甲、乙的速度反向，不能判断其具体的运

25、动关系，它们有可能相向运动，也可能是反向运动.6.在图1 4 6所示的v t图中，A、B两质点同时从同一点在一条直线上开始运动， 运动规律用A、B两图线表示，下述叙述正确的是 （）A . t = 1 s时，B质点运动方向发生改变B. t = 2 s时，A、B两质点间距离一定等于 2 mC. A、B同时从静止出发，朝相反的方向运动D .在t= 4 s时，A、B相遇答案 BC解析 质点的运动方向发生改变， 即速度的正负发生变化， 显然是在t = 2 s时B质点改 变运动方向，选项 A错误；t = 2 s时，质点A的位移是1 m,质点B的位移是一1 m，两质 点间距离一定等于 2 m，选项B正确；由

26、题图可知，t = 0时，A、B两者v = 0,此后2 s 内,VA0 , VB0,故选项C正确；t= 4 s时，两者速度相等，并非位移相等 （相遇），选项D错误.7 使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：A 把电火花计时器固定在桌子上B 安装好纸带C.松开纸带让物体带着纸带运动D .接通220 V交流电源E.按下脉冲输出开关，进行打点 这些步骤正确的排列顺序为 .答案 ABDEC&在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记 录小车的运动情况.在这一实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有： ； .A .拉住纸带，将小车靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源.B .将打点