2018版物理《学案导学与随堂笔记》人教版必修1第一章4

1、4 实验：用打点计时器测速度学习目标 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.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3. 会用图象表示速度随时间变化的规律一、打点计时器及其原理1作用及分类打点计时器是一种使用交流(填“交流”或“直流”) 电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔0.02_s 打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种2电磁打点计时器(1) 工作电压： 6_V 以下的交流 (填“交流”或“直流”)电源；(2) 原理：接通电源后，在线圈和永久磁铁的作

2、用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点3电火花计时器(1) 工作电压： 220_V 交流电源；(2) 原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹4两种计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带的运动阻力极小，因而系统误差较小二、练习使用打点计时器1实验步骤(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交流电源上( 电磁打点计时器接6 V 以下低压交流电，电火花计时器接 220 V 交流电 )(3) 先接通电源开关，再用手水

3、平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，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n 1个，则纸带的运动时间t(n 1) × 0.02 s.(5) 用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离x.x(6) 利用公式 v t 计算出纸带在这段时间内的平均速度2注意事项(1)打点前，应使物体停在靠近( 填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.(2) 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) 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(4) 对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确

4、的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O 之间的距离)读数时应估读到毫米的下一位三、用打点计时器测量瞬时速度1原理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x 内的平均速度表示，即根据v xt 或x 较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速，当t度如图 1 所示， E 点的瞬时速度可用D 、 F 两点间的平均速度代表，即xv Et .图12数据处理(1) 测量：把纸带上能看得清的某个点作为起始点如图2 所示，依次测出各点到O 点的距离，再算出O ，以后的点分别标上A 、OA 、 AB 、 BC 的距离B、 C 、 D ， x1 、 x2、 x3.

5、图 2x1 x2(2) 计算：若打点计时器打点的周期为T ，则 A 、B 、C、D 各点的瞬时速度分别为：v A、2Tx2 x33 x4x4 x5v B、 v Cx.、 vD 2T2T2T(3) 列表比较：把数据填入下表，根据数据判断纸带运动速度的变化情况.位置ABCDEFG 1v/(m s?)3.注意(1) 为了减小实验误差，A、 B、 C 、 D 不一定是连续计时点，比如可以每隔四个点选一个点 (称为计数点) ，此时两个计数点间的时间间隔T 0.1 s.(2) 计算计数点的瞬时速度时，x、t 应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即n xn1v x.2T四、用图象表示速度1速度时间

6、图象(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2v 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，但它不是( 填“是”或“不是”)物体运动的轨迹例如，图3 所示是某质点做直线运动的vt 图象图3由 v t 图象可知在0 4 s 内速度随时间不断增大，表示质点做加速运动；在4 8 s 内速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在8 10 s 内速度随时间不断减小，表示质点做减速运动质点在t 0 时刻的速度为0.在 5 s 末的速度大小为15 m/s.一、打点计时器的应

7、用原理及操作例 1( 多选 )使用打点计时器测量瞬时速度时应注意()A 电火花计时器使用的电源是220 V 的交流电源，电磁打点计时器使用的是直流6 V以下B 使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C 使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向应与两限位孔平行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答案 BCD解析电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源，故 A 错；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故B 正确；为了减小摩擦，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 正确二、瞬时速度的计算和速度图象的画法例2打点计时器所用电源的频率为50

8、 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图4 所示，纸带在A、C间的平均速度为_m/s.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.(结果保留两位小数)图 4答案0.350.420.35解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A 、 C 间的距离为14 mm 0.014 m.A 、 C 间对应的时间为0.02 × 2 s 0.04 s.A 、 D 间的距离为25 mm 0.025 m.A 、 D 间对应的时间为0.02 × 3 s 0.06 s由公式vx0.014s，t得： v AC ×m/s 0.35 m/20.

9、02v AD 0.025m/s 0.42 m/ s.3× 0.02B 点的瞬时速度更接近于A 、 C 间的平均速度例3某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、 E、F、 G共7 个计数点相邻计数点间的距离如图5 所示， 每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s(本题计算结果均保留3 位有效数字 )图 5(1)在实验中， 使用打点计时器时应先_ 再 _( 填“释放纸带”或“接通电源”)(2) 每两个计数点间还有_ 个点没有标出(3)试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.1 s 测一次速度，计算出打下B、

10、C、 D 三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表vBvCv DvEvF数值(m/s)0.6400.721(4) 将B、 C、D 、E、 F各个时刻的瞬时速度标在图6 直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线图 6答案(1) 接通电源释放纸带(2)4(3)0.4000 4790.560 (4) 见解析图解析(1) 在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带(2) 每两个计数点间还有nt 10.1 s 1 4 个点没有标出0.02 sT3.62 4.38 × 10 2(3)v B2× 0.1m/s 0.400 m/ s；5.20 4.38 

11、5; 10 2v C2× 0.1m/s 0.479 m/s；5.20 5.99 × 10 2v D2× 0.1m/s 0.560 m/s.(4) 图线如图所示：1练习使用打点计时器时，接通电源与释放纸带让纸带(随物体 )开始运动，这两项操作的先后顺序是()A 先释放纸带，后接通电源B 先接通电源，后释放纸带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 B解析开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带，如果先放开纸带，再接通打点计时器的电源，会导致物体运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点

12、稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，A、C、D 错误， B 正确2你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1 s 用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”如果在纸带上点下了10 个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是()A 1 sB 9 sC 10 sD 11 s答案B解析每隔1 s 用笔在纸带上点下一个点，如果在纸带上点下了10 个点，也就有9 个时间间隔，所以纸带的运动时间是9 s故选B.3如图7 所示是一条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

13、，各计数点到0 的距离如图所示图 7(1) 求出2、 4 计数点的瞬时速度并填入表格.v 1v 2v3v 4v5数值 (m/s)0.200.610.70(2) 在坐标纸中画出质点的速度时间图象答案(1)0.400.69(2) 见解析图解析两计数点间的时间间隔是T 0.1 sv 2x139.0 1.0 × 10 22T2×m/s 0.40 m/ s0.1v 4x3522.8 9.0 ×10 2m/s 0.69 m/ s2T2× 0.1根据题 (1) 表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到图象如图所示课时作业一、选择题(1 5 为单项选择题)1根据打点计

14、时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是A 时间间隔B 位移C 路程D 速度()答案A2关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是()A 电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短B 纸带速度越大，每打两个点的时间间隔越长C 打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定D 如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变答案C3在实验中，某同学得到一条打点清晰的纸带如图1 所示，要求测出D 点的瞬时速度本实验采用包含D 点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D 点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是()图 1AGA. vD ，

15、t1 0.14 st1BEB. vD，t2 0.06 sCEC.t3 vD ， t3 0.1 sCED. vD ， t4 0.04 st4答案D4关于打点计时器，下列说法正确的是()A 纸带上打的点越密，说明物体运动得越快B 电火花计时器使用的是220 V 交流电源C 电火花计时器比电磁打点计时器打点频率高D 实验时应先释放小车，后接通打点计时器的电源答案 B解析纸带上打的点越密，说明物体运动越慢，A 错误；电火花计时器使用的是220 V交流电源， B 正确；两种计时器电源频率都是50 Hz ，C 错误；实验时应先接通打点计时器的电源，后释放小车， D 错误5手拖动纸带经过打点计时器(所用交流

16、电的周期是0.02 s) 后，在纸带上留下的点中有6 个连续清晰的点， 测出这6 个点的第 1 点到第6 点的距离为36 cm ，则下列判断中正确的是()A 手运动的平均速度大小为0.06 m/sB 手运动的平均速度大小为3 m/sC 手运动的平均速度大小为3.6 m/sD 手运动的平均速度大小为360 m/s答案C解析打点计时器每隔0.02s 打一个点，根据平均速度的公式v x可以求得运动的平均速tx度的大小 第 1 点到第6 点的时间间隔为0.1 s ，由 v t 可得， 平均速度 v 3.6 m/s ，所以 C正确二、非选择题6打点计时器交流电源频率是50 Hz ，则打点周期是_ ，实验

17、得到做匀变速运动的纸带上A、 B 两点与B 、 C 两点之间各有三个点，如图2 所示，则相邻计数点的时间间隔是_ 若测得x1 15 cm ， x2 19 cm ，则 B 点的瞬时速度是_m/s.( 结果保留3位有效数字 )图 2答案0.02 s0.08 s2.137在“用打点计时器测速度”的实验中(1) 下列操作中正确的是 _( 填选项序号 ) A 在释放小车前，小车要靠近打点计时器B 打点计时器应放在长木板有滑轮的一端C 先接通电源，后释放小车D 电火花计时器应使用低压交流电源(2) 如图3 所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点，四条纸带的a 、 b间的间距相等，则a、 b间的

18、平均速度最小的是_图 3答案(1)AC(2)D8用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度如图4 所示， 滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t1 0.29 s ，通过第二个光电门的时间为t2 0.11 s ，已知遮光板的宽度为3.0 cm，则滑块通过第一个光电门的速度为_，通过第二个光电门的速度为_图4答案0.10 m /s0.27 m/s解析由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示v 1 d3.0× 10 2m/s 0.10 m/ s，经过第二个光电门的速度v

19、 2经过第一个光电门的速度0.29t1d3.0 × 10 2m/s 0.27 m/ s.0.11t29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50 Hz ，记录小车运动的纸带如图5 所示，在纸带上选择0、 1、 2、 3、 4、 5 共六个计数点，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1 mm 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 5距离x1x2x3测量值 /cm计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2 _ m/s.答案距离x1x2x3测量值 /cm1.205.4012.000.21解析x1 1.20 cm ， x2