有关打点计时器创新题型的解题指导

1、有关打点点计时器器创新题题型的解题题指导打点计时时器作为为一个重重要的实实验工具具，在高高中物理理学习过过程中和和高考中中都占有有重要的的地位。如果以以实验得得到的一一条纸带带作为研研究动力力学的“根”，那么么，通过过一条纸纸带可以以解读各各类直线线运动、牛顿运运动定律律、动量量、机械械能守恒恒定律、动能定定理等动动力学的的问题。在近年年高考中中出现了了许多涉涉及到打打点计时时器的创创新题型型，随着着近年新新课程改改革和深深入，在在未来高高考命题题中会有有更多的的有关打打点计时时器的创创新型命命题出现现。关注考查查打点计计时器实实验步骤骤的创新新题型图1【例1】（20002年年广东）一个有有一

2、定厚厚度的圆圆盘，可可以绕通通过中心心垂直于于盘面的的水平轴轴转动。用下面面的方法法测量它它匀速转转动的角角速度。实验器材材：电磁磁打点计计时器，米尺，纸带，复写纸纸片。实验步骤骤：如图1所所示，将将电磁打打点计时时器固定定在桌面面上，将将纸带的的一端穿穿过打点点计时器器的限位位孔后，固定在在待测圆圆盘的侧侧面上，使得圆圆盘转动动时，纸纸带可以以卷在圆圆盘侧面面上。启动控制制装置使使圆盘转转动，同同时接通通电源，打点计计时器开开始打点点。经过一段段时间，停止转转动和打打点，取取下纸带带，进行行测量。由已知知量和测测得量表表示的角角速度的的表达式式为=式中各量量的意义义是：0 1 2 3 4 5

3、 6 7 8 9 10 11图2单位：cm某次实实验测得得圆盘半半径r =5.5010-22m，得到到的纸带带的一段段如图22所示。求得角角速度为为:.解析（1）设圆盘盘匀速转转动的角角速度为为，圆盘盘的半径径为r。则圆盘盘边缘处处的线速速度跟纸纸带水平平前进的的速度是是相等的的。而纸纸带前进进的速度度可以利利用纸带带上打下下点的情情况求出出，由可得 T为电电磁打点点计时器器打点的的时间间间隔，rr为圆盘盘的半径径，x1、x2是纸带带上选定定的两点点分别对对应的米米尺上的的刻度值值，n为选定定的两点点间的打打点数（含两点点）。（2）66.8rrad/s点评利用打打点计时时器求转转盘的角角速度，

4、这是本本题的创创新之处处，转盘盘边缘的的线速度度与纸带带的线速速度相等等是解决决本题的的关键。此题的的实验器器材、和和实验步步骤是不不需要考考生判断断是否正正确的信信息，对对于此类类常规试试题略加加变化的的创新题题型，能能否有效效排除干干扰信息息，直指指问题关关键是高高考考查查能力的的一种全全新命题题方式。【例2】在“验证牛牛顿第二二定律”的实验验中，下下面是按按实验要要求装置置好器材材后，进进行的实实验性步步骤：用天平测测出小车车和小桶桶的质量量。备用用砝码，使小车车与砝码码的总质质量远大大于小桶桶与砂子子的总质质量。挂上小桶桶，放进进砂子，接通打打点计时时器的电电源、放放开小车车，在纸纸带

5、上打打下一系系列的点点。保持小车车的质量量不变，改变砂砂桶里砂砂子的质质量，测测出加速速度，重重复几次次。保持砂桶桶里砂子子质量不不变，在在小车里里加砝码码，测出出加速度度，重复复几次。根据测量量数据，分别画画出a-F和aa-1/m的图图线。上述实验验中，漏漏掉一个个重要实实验步骤骤是。根据实验验中测得得的数据据做出a-F图线线，若做做出的aa-F图图线如图图3所示示，这是是由造成成的；若若做出的的a-FF图线如如图3所所示，这这是由造造成的。aOF图4aOF图3解析（1）平衡摩摩擦力，将长木木板不带带滑轮一一端垫一一小木板板，移动动小木板板，使小小车在长长板上匀匀速直线线运动。（2）平衡摩摩

6、擦力时时木板倾倾角过大大，小车车重力沿沿斜面的的分力大大于小车车所受摩摩擦力；实际的的外力比比小桶和和砂子的的质量小小。点评本题考考查实验验步骤是是常规题题，对图图象的判判断是本本题的创创新之处处，由此此可以变变化出许许多新的的题型，关键是是同学在在学习过过程中善善于归纳纳和总结结。二、关注注类似于于打点计计时器新新器材的的命题图5【例3】如图5甲所示示，用包包有白纸纸的质量量为1.00kkg的圆圆柱棒替替代纸带带和重物物，蘸有有颜料的的毛笔固固定在电电动机上上并随之之转动，使之替替代打点点计时器器。当烧烧断悬挂挂圆柱棒棒的线后后，圆柱柱棒竖直直自由下下落，毛毛笔就在在圆柱棒棒面上的的纸上画画

7、出记号号，如图图5乙所示示，设毛毛笔接触触棒时不不影响棒棒的运动动。测得得记号之之间的距距离依次次为266.0mmm、42.0mmm、58.0mmm、74.0mmm、90.0mmm、1066.0mmm，已已知电动动机铭牌牌上标有有“14440r/minn”字样，由此验验证机械械能守衡衡。根据据以上内内容。回回答下列列问题（计算结结果保留留三位有有效数字字）：（1）毛毛笔画相相邻两条条线的时时间间隔隔T= ss，图乙乙中的圆圆柱棒的的端是悬悬挂端（填左或或右）。（2）根根据乙所所给的数数据，可可知毛笔笔画下记记号C时，圆圆柱棒下下落的速速度vc=m/ss；画下下记号DD时，圆圆柱棒下下落的速速度

8、vD=m/ss；记号号C、D之间棒棒的动能能的变化化量为JJ，重力力势能的的变化量量为J（g=9.88m/ss2）。由由此可得得出的结结论是。解析（1）由于圆柱柱棒下降降是做匀匀加速运运动，所所以速度度不断增增大，则则悬挂点点应在左左端。（2）得CD间动动能的变变化CD间重重力势能能的变化化在误差允允许的范范围内，圆柱棒棒的机械械能是守守恒的。点评本题考查查学生对对纸带处处理一般般的方法和对实际际问题的的处理能能力，把把打点计计时器和和纸带变变成电机机、毛笔笔和长木木板是本本题的创创新之处处，由此此可引导导学生在在实际生生活中寻寻求更多多的类似似“打点计计时器”。【例4】科技馆馆中有一一个展品

9、品，如图图6所示。在较暗暗处有一一个不断断均匀滴滴水的龙龙头。在在一种特特殊的灯灯光照射射下，可可观察到到一个个个下落的的水滴。缓缓调调节水滴滴下落的的时间间间隔到适适当情况况。可看看到一种种奇特的的现象，水滴似似乎不再再往下落落，而是是固定在在图中AA、B、C、DD四个位位置不动动，一般般要出现现这种现现象，照照明光应应该满足足（g=10mm/s2） ( )A普通通光即可可 0104090ABCD(单位:cm)图6光源B.间隙隙发光，间隔时时间为11.4ssC间隙隙发光，间隙时时间为00.144s D.间隙隙发光，间隙时时间为00.2ss解析：水水滴做自自由落体体运动，由图66可知xAB=1

10、0ccm,xxBC=(40-10)cm=30ccm,XCD=(900-400)cmm=500cm,xBCC-xABB=xCDD-xBCC=20ccm,所以水滴滴从A到到B与从从B到CC及C到到D的时时间相等等，设为为T。只只要光源源的发光光时间间间隔为TT，我们们就能看看到题中中所说的的奇特的的现象。由得答案：CC点评本题又又给我们们提供了了一个全全新的打打点计时时器，由由此类打打点计时时器可以以想到用用频闪仪仪照小球球下落的的实验、滴水法法测重力力加速度度、用数数码相机机连拍功功能拍的的匀变速速运动物物体、雷雷达测速速仪、气气垫导轨轨上用光光电门测测速等类类似的实实验，这这样打点点计时器器的

11、家族族就扩大大了许多多，在高高考中命命题也就就不在局局限于实实验题了了，可以以是选择择是、计计算题、探究题题、也可以以让学生生进行一一下创新新实验的的设计等等。因此此，同时时要注意意相关能能力的培培养和提提高，这这对提高高高考应应试能力力有很大大帮助。三、关注注新型实实验器材材中“纸带”类问题题的处理理【例5】某人在在医院做做了一次次心电图图，结果果如图所所示。如如果心电电图仪卷卷动纸带带的速度度为1.5 mm/miin ，图中方方格纸每每小格长长 1 mm ，则此此人的心心率为（ ）1070203040506080图7A.800次/ minn BB.700次/ minn C.60次次/ mm

12、in D.50次次/ mmin 解析由心电电图可知知，出现现两个波峰峰之间的的距离相相等，所所用的时时间为b000显示屏光电门光电计时器图8a则此人每每分钟心心跳次数数为答案：CC点评此题的的创新之之处在于于把心电电图引入入到试题题之中，从生活活中提取取信息，用物理理学的原原理进行行解读，这正是是新课标标理念下下对物理理学习提提出新的的要求，创新产产生与平平时对生生活的观观察与思思考，这这正是本本题给我我们的启启迪。【例6】光电计计时器是是一种研研究物体体运动情情况的常常用计时时仪器，其结构构如图88所示，a、b分别是是光电门门的激光光发射和和接收装装置，当当有物体体从a、b间通过过时，光光电

13、计时时器就可可以显示示物体的的挡光时时间。图10图912l利用如图图9所示装装置测量量滑块与与长1mm左右的的木板间间动摩擦擦因数及及被压缩缩弹簧的的弹性势势能，图图中木板板固定在在水平面面上，木木板的左左壁固定定有一个个处于锁锁定状态态的压缩缩轻弹簧簧（弹簧簧长度与与木板相相比可忽忽略），弹簧右右端与滑滑块接触触，1和2是固定定在木板板上适当当位置的的两个光光电门，与之连连接的两两个光电电计时器器没有画画出。现现使弹簧簧解除锁锁定，滑滑块获得得一定的的初速度度后，水水平向右右运动，光电门门1、2各自连连接的计计时器显显示的挡挡光时间间分别为为2.0010-22s和5.0010-22s，用游游

14、标卡尺尺测量小小滑块的的宽度dd，卡尺尺示数如如图100所示.（1）读读出滑块块的宽度度d=cm.（2）滑滑块通过过光电门门1的速度度v1=m/ss；滑动动通过光光电门22的速度度v2=m/ss；（3）若若用米尺尺测量出出两个光光电门之之间的距距离为ll，已知知当地的的重力加加速为gg，则滑滑块与木木板动摩摩擦因数数表达式式为（各各量均用用字母表表示）。（4）若若用米尺尺测量出出滑块初初始位置置到光电电门2的距离离为S，为测测量被压压缩弹簧簧的弹性性势能，还需测测量的物物理量是是（说明明其含义义，并指指明代表表物理量量的字母母），被被压缩弹弹簧的弹弹性势能能可表示示为（各各量均用用字母表表示）

15、。解析（1）游标卡卡尺的读读数为55.500cm（2）滑滑块通过过第一个个光电门门的平均均速度滑块通过过第二个个光电门门的平均均速度（3）对对于滑块块由牛顿顿第二定定律得由运动学学关系得得还需测量量的物理理量是滑滑块的质质量m，根据功功能原理理，弹簧压压缩最短短时的弹弹性势能能Ep全部转转化为滑滑块的动动能和克克服摩擦擦力做功功，滑块块由初始始位置到到光电门门2位置置时有 点评评本题题叙述过过程较复杂，是近年年高考中中经常出出现信息息题的一一种，如如何学会会正确阅阅读信息息题这是是近年高高考命题题者常思思考的一一个重要要问题，专家们们想通过过这类命命题来引引导学生生提高阅阅读和理理解能力力，学

16、会会化繁为为简，这这也是提提高创新新能力的的重要途途径之一一。P1n1甲p2n2乙图11【例7】雷达是是利用电电磁波来来测定物物体的位位置和速速度的设设备，它它可以向向一定方方向发射射不连续续的尖形形电磁波波，当遇遇到障碍碍物时，在荧光光屏上会会接收到到一个尖尖形波。某型号号防空雷雷达某时时刻发射射一个雷雷达波pp1,在雷雷达监视视屏上接接收到的的雷达波波形如图图11甲甲n1所示，30ss后在同同方向上上显示的的发射波波p2和接收收波形nn2如图55乙所示示。已知知雷达监监视屏上上相邻刻刻线间表表示时间间间隔为为10-4s，电磁波波在空气气中传播播的速度度为3108m/s，则被监监视的目目标的

17、速速度最接接近（ ）A12200mm/s BB.9000m/s C.5500mm/s D.3300mm/s解析电磁波波p1与障碍碍物的距距离电磁波pp2与障碍碍物的距距离被监视的的目标的的速度点评把雷达达接收到到的尖端端电磁波波看作是打打点计时时器打到到纸带上上的点，然后根根据运动动学规律律进行数数据处理理，看来来学习物物理只要要掌握了了基本方方法，很很多问题题都很好好解决的的。这就就向我们们学走路路一样，只要会会迈步，那么转转弯、上下下坡照走走就是了了，学物物理道理理也是如如此。【例8】（2000年上上海）两两木块自自左向右右运动，现用高高速摄影影机在同同一底片片上多次次曝光，记录下下木块每

18、每次日光光时的位位置，如如图122所示，连续两两次曝光光的时间间间隔是是相等的的，由图图可知（ ）A在时时刻t22以及时时刻t55两木块块速度相相同B在时时刻t11两木块块速度相相同C在时时刻t33和时刻刻t4之间某某瞬间两两木块速速度相同同D在时时刻t44和时刻刻t5之间某某瞬间两两木块速速度相同同t2t2t1t1t3t3t4t4t5t5t7t7t6t6图12解析由图112看出出：上边边那个物物体相邻邻相等时时间内的的位移之之差为恒恒量，可可以判定定其做匀匀加速直直线运动动；下边边那个物物体明显显地做匀匀速运动动。由于于时刻tt2及时刻刻t5两物体体位置相相同，这这表明这这段时间间内它们们的位移移相同，因此其其中间时时刻的即即时速度度相等，这个中中间时刻刻显然在在t3、t4之间，因此本本题选CC。答案：CC 点评此题的的底片又又成了我我们研究究问题的的一条纸纸带，看看来如果果抓住了了纸带这这个根，然后认认真观察察、认真真思考，很多动动力学问问题都可可以归类类到与一一条小小小纸带相相关的简简单问题题，如果果把纸带带看作动力力学的一一个根，那完全全可以从从这个打打点计时时器和纸纸带这个个“根”找到根根深