教科版高中物理必修第一册第1章描述运动的基本概念第4节实验：用打点计时器测量小车的速度课件

第4节实验:用打点计时器测量小车的速度第一章内容索引0102自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑03随堂练习课标定位1.进一步练习使用打点计时器。2.会利用平均速度求瞬时速度。3.会利用v-t图像处理实验数据,并据此判断物体的运动性质。素养阐释1.通过练习使用打点计时器,培养学生的动手操作能力。2.通过利用一段时间内的平均速度来求某一点的瞬时速度,培养学生利用极限法处理问题的科学方法。3.通过用图像处理数据,培养学生利用数学方法处理物理问题的科学思维方式。自主预习·新知导学一、实验目的用打点计时器测量小车的速度。二、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

。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

。三、实验器材小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺、坐标纸。四、实验步骤1.安装实验器材。注意把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一边,纸带前端固定在小车后部,然后穿过打点计时器,小车前端的细绳穿过定滑轮垂下,如图所示。2.使小车在木板上保持静止,并靠近打点计时器,开启打点计时器的电源开关。打点计时器稳定工作后,用手拉动细绳,使小车沿木板做直线运动。待小车运动约一半距离时,松开手,使小车依靠惯性继续运动,直到左端。纸带上会留下一系列点迹。3.关闭电源,换上新纸带,重复第2步,打出多条纸带。思考:为什么要先接通电源,后用手拉动细绳,使小车运动?提示:可以把小车前几秒运动的轨迹都记录下来,使实验更加精确。五、数据处理1.在打出的纸带中选择一条点迹最清晰的,然后在纸带上选取一段点迹清晰并且没有重叠的区间,把第1个点标为O,而后依次标为A、B、C、D……2.用刻度尺测量各点的位置(一般使刻度尺的零刻度线与O点对齐,即O点的位置记为0),并记录在表1中。表13.计算各相邻计时点间的位移xOA、xAB、xBC、xCD、xDE……并记录在表2中。4.计算各段的平均速度

并记录在表2中。表2六、绘制v-t图像1.定坐标:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致布满坐标纸。2.描点:在坐标纸上描出各个坐标点的位置。3.连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。七、注意事项1.打点前,应使小车停在靠近(选填“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。(均选填“接通电源”或“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。合作探究·释疑解惑【问题引领】

【例题1】

(多选)在用打点计时器测量小车的速度的实验中,下列说法正确的是(

)A.通过调节,使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B.坐标轴单位长度越小越好C.开始前要先接通电源后拉纸带,打完点要先断开电源后取纸带D.拉纸带时越快越好答案:AC解析:通过调节,使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上,可以减小摩擦,故A正确;要适当地选取坐标轴的单位长度,使图像尽量分布在较大的坐标平面内,故B错误;开始前要先接通电源后拉动纸带,打完点后要先断开电源后取下纸带,故C正确;拉动太快,纸带上留下的点迹太少,不利于数据处理,故D错误。1.拉动小车前要先接通电源;小车开始运动时应靠近打点计时器;拉动小车时不要太快,以免纸带上留下的点迹太少。2.描绘图像时要选取合适的标度,使图像尽可能布满整个坐标纸,使图像更美观、准确。【例题2】

下图是做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每两个点取一个计数点依次标为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间的距离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)根据测量数据,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度,并填在下表中。(2)根据(1)中表格,在图中画出小车的速度—时间图像,并说明小车速度变化的特点。答案:见解析

解析:(1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示。(2)描点并连线得小车的速度—时间图像。

由图像可知,小车速度均匀减小。

1.瞬时速度的计算:小车在某点的瞬时速度,一般用一小段时间内的平均速度来代替。2.运动性质的判断:用描点法作出小车的v-t图像,根据图像的形状可以判断小车的运动性质。随堂练习1.

(实验原理)(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打点计时器,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接通电源,再拉动纸带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答案:BCD解析: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正确;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.(实验原理)(多选)当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列关于纸带上点迹的说法正确的是(

)A.点迹记录了物体运动的时间B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况D.纸带上的点越密,说明物体运动得越快答案:ABC解析:从打点计时器的用途出发对选项进行筛选。打点计时器每隔一定的时间打下一个点,因而点迹记录了物体运动的时间,也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移;纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况,点迹越密物体运动越慢。3.(数据处理)下图是一条利用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,各计数点到0的距离如图所示。

(1)求出1、2、3、4、5计数点的瞬时速度。(2)画出速度—时间图线。答案:(1)v1=0.20m/s

v2=0.40m/s

v3=0.61m/s

v4=0.69m/s

v5=0.70m/s(2)见解析图。解析:(1