人教版必修第一册实验用打点计时器测速度(课件)

第一章运动的描述实验用打点计时器测速度第一章运动的描述实验探究·新知导学典例精讲·释疑解惑随堂练习实验探究·新知导学典例精讲·释疑解惑随堂练习课标定位1.知道打点计时器的构造及工作原理。2.掌握打点计时器的使用方法,知道相邻两点间的时间间隔。3.会计算瞬时速度,会借助传感器测速度。4.能用实验数据描绘v-t图像,并能根据图像分析物体的运动。课标定位1.知道打点计时器的构造及工作原理。素养阐释1.通过正确使用打点计时器,培养实验习惯和实验态度。2.通过将极短时间内的瞬时速度近似为这段时间内的平均速度,体会和掌握科学的思维方法。3.通过描绘v-t图像,培养处理图像问题的能力和科学探究能力。素养阐释1.通过正确使用打点计时器,培养实验习惯和实验态度。

实验探究·新知导学实验探究·新知导学一、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50Hz时,它每隔0.02s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。

一、打点计时器及其原理2.电磁打点计时器(1)工作电压:约为8V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:220V交变电源。

(2)原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,就开始火花放电,于是在运动的纸带上打出一行点迹。2.电磁打点计时器(1)磁场力、重力并存(4)列出两部分气体初、末状态各参量之间的关系方程；受力特征 只受恒定的电场力F＝Eq，方向与初速度方向垂直 只受大小恒定的洛伦兹力F＝qv0B，方向始终与速度方向垂直3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．第一类永动机 第二类永动机(2)往边长为30～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上．＝BScosωt(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源．第一节欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，即速度相等或位移相等．①当m1＝m2时，v′1＝0，v′2＝v1，两球碰撞后交换了速度．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．(2)应用几何知识分析边、角关系，找出临界角．1．模型特点原因 电流表分压考点三电功、电热、电功率和热功率4.两种计时器的误差比较电火花计时器在使用时对纸带的运动阻力极小,因而系统误差较小。(1)磁场力、重力并存4.两种计时器的误差比较二、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变电源上(电磁打点计时器接约8V的低压交变电源,电火花计时器接220V交变电源)。(3)先接通电源开关,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。二、练习使用打点计时器(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Δt=(n-1)×0.02s。(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx。(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,读数应估读到分度值的下一位。2.注意事项三、用打点计时器测量瞬时速度1.实验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Δx内的平均速度表示,即根据v=,当Δt或Δx较小时,用这个平均速度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=。三、用打点计时器测量瞬时速度2.数据处理(1)测量:如图所示,把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以后的点分别标上A、B、C、D……,依次测出各点到O点的距离,再算出OA、AB、BC……的距离x1、x2、x3……。(2)计算:若打点计时器打点的周期为T,则A、B、C、D……2.数据处理(2)计算:若打点计时器打点的周期为T,则A、B(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

v/(m·s-1)

(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(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝nBSω求出相应峰值．刻度格数(2)方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于B、v决定的平面．(注意B和v可以有任意夹角)．(1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零．(1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒．的调节范围 RER＋R0≤U≤E1．判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．(2)利用P＝F·vcosα，其中v为物体运动的平均速度．二、电磁感应回路中电容器与电阻并联问题2．用作图法处理数据，如图所示．不考点二卫星运行参量的比较与运算(3)通过分析，确定粒子从一个场区进入另一场区时的位置、速度大小和方向是解题的关键．原因 电流表分压(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．3.注意事项(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=0.1s。(2)计算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间,即v=。(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式Em＝四、用图像表示速度1.速度—时间图像(v-t图像)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v-t图像。2.v-t图像的意义v-t图像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。四、用图像表示速度

典例精讲·释疑解惑典例精讲·释疑解惑一、打点计时器的原理及操作【例题1】

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。

一、打点计时器的原理及操作【例题1】用打点计时器可测纸带运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。实验步骤的合理顺序是

。

B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过,并压在答案:交流

限位孔

复写纸

(n-1)×0.02s

BAEDCF解析:打点计时器使用交变电源;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)×0.02

s;实验步骤的合理顺序是:BAEDCF。答案:交流限位孔复写纸(n-1)×0.02sBAE二、实验数据的处理【例题2】

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所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s。(本题计算结果均保留3位有效数字)二、实验数据的处理【例题2】某同学在用打点计时器测速度的实(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0.1s测1次速度,计算出打下B、C、D3个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表。计数点BCDEF速度/(m·s-1)

0.6400.721(1)在实验中,使用打点计时器时应先再(填“释(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在下面的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在下面的直角坐答案:(1)接通电源

释放纸带

(2)4

(3)0.4000.479

0.560

(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。答案:(1)接通电源释放纸带(2)4(3)0.400(4)图线如图所示:

(4)图线如图所示:1.处理纸带时,一定要分清计时点和计数点,搞清计数点之间的时间间隔T。2.利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法。纸带上某点的瞬时速度等于以此为中心的前、后相邻两点间的平均速度。3.图像标度的选择要结合数据及其分布特点制定,以使图线在坐标系中合理分布,大小适中。1.处理纸带时,一定要分清计时点和计数点,搞清计数点之间的时随堂练习随堂练习1.(打点计时器的使用)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220V交变电源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1.(打点计时器的使用)关于打点计时器,下列说法正确的是(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交变电源,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。答案:B2.(打点计时器的计时原理)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1s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,则在点下这些点的过程中,纸带的运动时间是(

)A.1s B.9s C.10s D.