1、專題強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度第一章運(yùn)動(dòng)的描述學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求1.學(xué)會(huì)安裝和使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.學(xué)會(huì)測(cè)量紙帶、制表及記錄數(shù)據(jù).3.掌握測(cè)瞬時(shí)速度的方法，會(huì)用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.科學(xué)探究：1.會(huì)用平均速度代替瞬時(shí)速度.2.會(huì)建立坐標(biāo)系、描點(diǎn)連線，會(huì)用圖像描述速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.科學(xué)思維：明確原理提煉方法精析典題提升能力隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN明確原理提煉方法011.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上.2.安裝紙帶.3.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱接到 電源上(電源頻率為50 Hz，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接 V低壓 電源，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接 V 電源).4.

2、啟動(dòng)電源，用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn).隨后立即關(guān)閉電源.5.取紙帶上能夠看清的某一點(diǎn)為起始點(diǎn)0，后面每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別用1,2,3標(biāo)出這些計(jì)數(shù)點(diǎn)，則兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t s.6.用刻度尺測(cè)量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離.7.計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x.8.利用公式v 計(jì)算紙帶上各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的平均速度.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用平均速度的測(cè)量一交變46交變220交變0.11.測(cè)瞬時(shí)速度的原理紙帶上某一位置的瞬時(shí)速度，可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移x內(nèi)的平均速度表示，即根據(jù)v ，當(dāng)t或x較小時(shí)，用這個(gè) 代表紙帶經(jīng)過(guò)該位置的瞬時(shí)速度.如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用D、F兩點(diǎn)

3、間的平均速度代表，即vE .瞬時(shí)速度的測(cè)量vt圖像二圖1平均速度2.數(shù)據(jù)處理(1)根據(jù)v 計(jì)算出的速度可以代表在x這一段位移內(nèi)任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，將數(shù)據(jù)填入表中.圖2位置0123456x/mx/mt/sv/(ms1)(2)建立平面直角坐標(biāo)系，如圖2，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái)，即得到物體運(yùn)動(dòng)的vt圖像.1.打點(diǎn)前，應(yīng)使物體停在 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置. 2.打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先 ，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn) 后，再拉動(dòng)紙帶.3.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長(zhǎng)時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源.4.對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢，即統(tǒng)一

4、測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離.5.為減小實(shí)驗(yàn)誤差，1,2,3,4不一定是連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)，可以每5個(gè)點(diǎn)(中間隔4個(gè)點(diǎn))取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，此時(shí)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T s.6.計(jì)算某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，一般地x、t應(yīng)取該計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，vn .注意事項(xiàng)三接通電源靠近穩(wěn)定0.102精析典題提升能力例1(2018新鄉(xiāng)市高一檢測(cè))(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄做直線運(yùn)動(dòng)物體的_和_的儀器.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是其中的一種，其工作電壓是_，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠電火花和墨粉打點(diǎn)，當(dāng)交變電源的頻率為50 Hz時(shí)，它每隔_秒打一次點(diǎn).打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用原理與操作一解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄運(yùn)動(dòng)物體時(shí)間和位移的儀

5、器，均使用交變電源，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V，當(dāng)交變電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔0.02 s打一次點(diǎn).時(shí)間位移220 V0.02(2)以下是練習(xí)使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的部分實(shí)驗(yàn)步驟，其中錯(cuò)誤的操作是_.A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，把墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，讓紙帶穿過(guò)限位孔B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與46 V低壓交變電源相連C.用手水平地拉動(dòng)紙帶，然后啟動(dòng)電源D.取下紙帶，用刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離x0，用公式v 計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度解析電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220 V交變電源，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)電源，再拉動(dòng)紙帶，故C錯(cuò)誤.BC瞬時(shí)速度的計(jì)算與速度時(shí)間圖像二例2(2019定遠(yuǎn)

6、育才學(xué)校月考)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是_(填“交變46 V”或“交變220 V”)電源，實(shí)驗(yàn)室使用我國(guó)民用電(頻率50 Hz)時(shí)，如果每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi) .(2)在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度對(duì)應(yīng)的位置如圖3所示.可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是_ cm.(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是_ m/s；B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是_ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖3交變46 V0.1 s 4.100.140.13例3圖4是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車瞬時(shí)速度時(shí)得到的一條紙

7、帶的一部分，從0點(diǎn)開(kāi)始按照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0,1,2,3,4,5,6現(xiàn)在量得0、1間的距離x15.18 cm,1、2間的距離x24.40 cm,2、3間的距離x33.62 cm,3、4間的距離x42.78 cm,4、5間的距離x52.00 cm,5、6間的距離x61.22 cm.(每0.02 s打一次點(diǎn))圖4(1) 在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先_再_(填“釋放紙帶”或“啟動(dòng)電源”).啟動(dòng)電源釋放紙帶(2)根據(jù)上面的記錄，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)小車的速度值并填在表中.答案見(jiàn)解析位置12345v/(ms1)解析某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用包含該點(diǎn)的一段位移內(nèi)的平均速度表示，打相鄰兩計(jì)數(shù)

8、點(diǎn)的時(shí)間間隔t20.02 s0.04 s，則將數(shù)值填入表格中：位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(3)根據(jù)(2)中表格，在圖5中畫出小車的速度時(shí)間圖像，并說(shuō)明小車速度變化的特點(diǎn).答案見(jiàn)解析位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40圖5解析描點(diǎn)并連線得小車的速度時(shí)間圖像，如圖所示，由圖像可知，小車速度逐漸減小.利用光電門測(cè)速度三如圖6所示，當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間，而遮光條的寬度x已知，且非常小.由于滑塊通過(guò)光電門的時(shí)間t非常短，在這段時(shí)間內(nèi)滑塊的運(yùn)動(dòng)可以近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以可認(rèn)為遮光條通過(guò)光電

9、門時(shí)的瞬時(shí)速度等于其通過(guò)光電門的平均速度，即v .圖6例4如圖7所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，其上的遮光條將光遮住，電子計(jì)時(shí)器可自動(dòng)記錄遮光時(shí)間t.測(cè)得遮光條的寬度為x，用 近似代表滑塊通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度.為使 更接近瞬時(shí)速度，正確的措施是A.換用寬度更窄的遮光條B.換用寬度更寬的遮光條C.提高測(cè)量遮光條寬度的精確度D.使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門圖7解析瞬時(shí)速度表示運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或經(jīng)過(guò)某一位置時(shí))的速度，當(dāng)t0時(shí)， 可看成物體的瞬時(shí)速度，x越小，t也就越小，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；提高測(cè)量遮光條寬度的精確度，不能減小t，C項(xiàng)錯(cuò)誤；使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門，滑塊通過(guò)光電門時(shí)的速度可能

10、更小，時(shí)間更長(zhǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤.圖8是利用位移傳感器測(cè)量速度的示意圖，這個(gè)系統(tǒng)由A、B兩個(gè)小盒子組成.將紅外線、超聲波發(fā)射器A固定在小車上，接收傳感器B固定在某一位置并調(diào)整其高度與A等高，使小車上發(fā)射器A對(duì)著接收傳感器B，并使A和B處在同一水平線上.從B接收到紅外線脈沖開(kāi)始計(jì)時(shí)，接收到超聲波脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí)，根據(jù)兩者的時(shí)間差和空氣中的聲速，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出A與B的距離.設(shè)小車到達(dá)兩個(gè)位置時(shí)的位移差為x，時(shí)間差為t，則小車的速度v .拓展提升借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度圖8例5(2018成都市期中)圖9(a)是高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收信號(hào)間的時(shí)

11、間差，測(cè)出被測(cè)汽車的速度.圖(b)中P1、P2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2分別是P1、P2由汽車反射回來(lái)的信號(hào).設(shè)測(cè)速儀固定不動(dòng)，測(cè)速儀發(fā)出信號(hào)P1、P2的時(shí)間間隔t1.0 s，超聲波在空氣中的傳播速度v340 m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據(jù)圖(b)可知，汽車在接收到P1、P2兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間間隔內(nèi)前進(jìn)的距離是_ m，汽車的速度是_ m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).圖91717.9信號(hào)P1接觸到汽車時(shí)汽車離測(cè)速儀的距離為汽車在接收到P1、P2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離為xx1x2(6851) m17 m.03隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)1231.(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，若打

12、點(diǎn)周期為0.02 s，下列說(shuō)法正確的是A.先啟動(dòng)電源，后拉動(dòng)紙帶B.先拉動(dòng)紙帶，后啟動(dòng)電源C.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交變電源D.連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n1)0.02 s45解析使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶，A正確，B錯(cuò)誤；電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220 V的交變電源，C錯(cuò)誤；每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有(n1)個(gè)時(shí)間間隔，故時(shí)間間隔為(n1)0.02 s，D正確.672.(2019漢陽(yáng)一中月考)圖10為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的示意圖，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，工作時(shí)使用交變電源，其工作電壓是_ V

13、.操作基本步驟如下：A.當(dāng)紙帶通過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.啟動(dòng)電源，聽(tīng)到放電聲，立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)上述步驟正確的順序是_.(填寫步驟編號(hào))220BCA12345圖10673.(2019定遠(yuǎn)育才學(xué)校月考)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_(填“直流”或“交變”)電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為50 Hz，則每相鄰兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_(kāi) s；若在實(shí)驗(yàn)時(shí)交變電源的電壓突然減小且實(shí)驗(yàn)者并不知道，那么實(shí)驗(yàn)者根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的平均速度值與實(shí)際值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).12345交變0.02不變674.用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)

14、器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度.如圖11所示，滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光條通過(guò)第一個(gè)光電門的時(shí)間為t10.29 s，通過(guò)第二個(gè)光電門的時(shí)間為t20.11 s，已知遮光條的寬度為3.0 cm，則滑塊通過(guò)第一個(gè)光電門的速度為_(kāi)m/s，通過(guò)第二個(gè)光電門的速度為_(kāi)m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)1234圖110.100.27567解析由于滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)遮光條的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度可用遮光條擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示.12345675.在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交變電源的頻率為50 Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖12所示，在

15、紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為1 mm的刻度尺，0刻度跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，讀出1、3、5三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)跟0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離并填入表格中.12345距離x1x2x3測(cè)量值/cm計(jì)算小車通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度為v2_ m/s.圖121.20 5.40 12.000.2167解析由題圖可知x11.20 cm，x25.40 cm，x312.00 cm.每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T0.025 s0.10 s，12345676.如圖13所示是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，電源頻率為50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)

16、，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示.1234(1)求出2、4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并填入表格.圖13v1v2v3v4v5數(shù)值(m/s)0.200.610.700.40 0.69567解析兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是T0.1 s1234567(2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖14坐標(biāo)系中作出速度時(shí)間圖像.1234解析根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線，得到圖像如圖所示.圖14v1v2v3v4v5數(shù)值(m/s)0.200.610.700.40 0.69答案見(jiàn)解析圖5677.(拓展提升)如圖15所示是用“位移傳感器”測(cè)小車速度的示意圖，這個(gè)系統(tǒng)由在同一直線上且等高的A、B兩個(gè)小盒組成，A盒裝有紅外線和超聲波發(fā)射器，B盒裝有紅外線和超聲波接收器.A盒被固定在向右運(yùn)動(dòng)的小車上，B盒固定在桌面上，測(cè)量時(shí)A向B同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖(即持續(xù)時(shí)間很短的一束紅外線和一束超聲波)，B盒接收到紅外線脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，接收到超聲波脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí)，若兩者的時(shí)間差為t1