學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE15-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1。了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會(huì)安裝和使用。2。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.3.會(huì)用圖象表示速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．一、實(shí)驗(yàn)原理和方法1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)圖示工作電壓220V交流電源6V以下交流電源打點(diǎn)方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動(dòng)打點(diǎn)周期0.02s0.02s記錄信息位置、時(shí)刻或位移、時(shí)間2。根據(jù)紙帶計(jì)算平均速度:根據(jù)v＝eq\f(Δx，Δt)可求出任意兩點(diǎn)間的平均速度,Δx是紙帶上兩點(diǎn)間的距離,利用刻度尺測(cè)量,Δt是這兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔．3．粗略計(jì)算瞬時(shí)速度:紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含該點(diǎn)在內(nèi)的相距較近的兩點(diǎn)間的平均速度來表示．二、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器）、學(xué)生電源（電火花計(jì)時(shí)器使用220V交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu),然后把它固定在桌子上．2．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱用導(dǎo)線與6V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過兩個(gè)限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面．3．接通電源，用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源．4．取下紙帶,從能看得清的某個(gè)點(diǎn)數(shù)起,數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)．如果共有n個(gè)點(diǎn)，則用Δt＝0。02×（n－1)s計(jì)算出紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt.5．用刻度尺測(cè)量一下打下這些點(diǎn)紙帶通過的距離Δx，利用公式v＝eq\f（Δx，Δt）計(jì)算紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．把測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果填入表中．實(shí)驗(yàn)次數(shù)點(diǎn)數(shù)n點(diǎn)劃分出的間隔數(shù)n－1運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt/s位移Δx/m平均速度v/（m·s－1)12四、數(shù)據(jù)處理1．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度(1）選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶．(2）從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s．在紙帶上用O、A、B、C、D、…標(biāo)出這些“計(jì)數(shù)點(diǎn)"，如圖所示．依次測(cè)出OA、AB、BC、CD、…之間的距離x1、x2、x3、x4、….（3)A、B、C、D、…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：vA＝eq\f（x1＋x2，2T）、vB＝eq\f（x2＋x3，2T)、vC＝eq\f(x3＋x4,2T）、vD＝eq\f（x4＋x5，2T）、…。2．用圖象表示速度用橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測(cè)量的數(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,即得到如圖所示的v-t圖象。五、誤差分析1．利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度會(huì)帶來系統(tǒng)誤差．為減小誤差,應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移Δx來求平均速度．2．分段測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x會(huì)帶來誤差．減小此誤差的方法是一次測(cè)量完成，即一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離，再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離．3．作圖時(shí)，描點(diǎn)、連線存在偶然誤差．為減小誤差，應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位，利用坐標(biāo)紙作圖．六、注意事項(xiàng)1．如果在紙帶上數(shù)出了n個(gè)點(diǎn)，那么，它們的間隔數(shù)是（n－1）個(gè)，它們的時(shí)間間隔為（n－1）×0.02_s.2．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后,再拉動(dòng)紙帶．3．手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些，以防打點(diǎn)點(diǎn)跡太密集．4．使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面．5．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,計(jì)數(shù)點(diǎn)要每隔T＝0。1s選一個(gè)，即每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，Δx、Δt應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間,即v＝eq\f（xn＋xn＋1，2T）.6．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源．7．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(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離)．讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位．8．實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材.【例1】用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移．下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理順序，將各步驟的字母代號(hào)按順序?qū)懺诳瞻滋帲瓵．在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線,導(dǎo)線的另一端分別接在低壓________(選填“交流”或“直流”)電源的兩個(gè)接線柱上．B．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,讓紙帶穿過________，并壓在________下面．C．用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離Δx。D．切斷電源，取下紙帶,如果共有n個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間Δt＝________________.E．接通電源開關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)．F．利用公式v＝eq\f(Δx,Δt）計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度．實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是________________．［解析]A項(xiàng)中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源;B項(xiàng)中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,并放于復(fù)寫紙的下方；D項(xiàng)中紙帶上記錄的時(shí)間Δt＝（n－1)×0。02s．合理的實(shí)驗(yàn)步驟為BAEDCF。［答案］交流限位孔復(fù)寫紙（n－1）×0.02sBAEDCF【例2】某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10s．（本題計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(1)在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先________再______（均選填“釋放紙帶”或“接通電源”）．(2)每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有________個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出．(3）試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0。10s測(cè)一次速度,計(jì)算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表．vBvCvDvEvF數(shù)值(m·s－1）0.6400.721（4）將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖直角坐標(biāo)系中,并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線．［解析]（1）在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．(2）每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有n＝eq\f(Δt,ΔT）－1＝eq\f(0。1s,0。02s）－1＝4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出．(3)vB＝eq\f（3.62＋4。38×10－2，2×0.1)m/s＝0.400m/s；vC＝eq\f(5.20＋4。38×10－2，2×0.1）m/s＝0.479m/s;vD＝eq\f(5.20＋5。99×10－2,2×0.1）m/s≈0。560m/s.(4)圖線如圖所示：［答案]（1)接通電源釋放紙帶(2）4(3）0.4000．4790。560(4）見解析圖圖象法處理數(shù)據(jù)“三注意”（1）建立坐標(biāo)系時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸表示的物理量及單位都要標(biāo)注清楚．（2)畫速度-時(shí)間圖象時(shí)，要用平滑的曲線將各個(gè)點(diǎn)連接起來，不能畫折線．(3)標(biāo)度的選取要適當(dāng),盡量讓圖象占據(jù)坐標(biāo)系的大部分空間．1．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，說法正確的是(）A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是6V以下的直流電源B．在測(cè)量物體速度時(shí)，先讓物體運(yùn)動(dòng)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源C．使用的電源頻率越高,打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小D．紙帶上打的點(diǎn)越密,說明物體運(yùn)動(dòng)得越快C［電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是6V以下的交流電源，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，否則紙帶上留下的點(diǎn)太少，不利于數(shù)據(jù)的處理，故B錯(cuò)誤；交流電源的頻率越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小,故C正確；紙帶上打的點(diǎn)越密,說明相等的時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移越小,說明物體運(yùn)動(dòng)得越慢，故D錯(cuò)誤．]2．（多選)在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器"的實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是(）A．打點(diǎn)前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，要先接通電源，待計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車B．舍去紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，然后選取計(jì)數(shù)點(diǎn)C．打點(diǎn)頻率為50Hz，若每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1sD．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車速度盡量小些ABC[為了提高紙帶的利用率,在釋放小車前,小車需靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，這樣可以在紙帶上打出盡量多的點(diǎn)，紙帶上密集點(diǎn)測(cè)量時(shí)誤差較大，故要舍去，然后選取后面清晰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，故A、B均正確；打點(diǎn)頻率為50Hz,每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t＝5×0.02s＝0。1s,故C正確；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)小車的速度過小,會(huì)導(dǎo)致紙帶上的點(diǎn)比較密集，不利于選點(diǎn)和測(cè)量，故D錯(cuò)誤．］3．在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一張打點(diǎn)清晰的紙帶如圖所示，要求測(cè)出D點(diǎn)的瞬時(shí)速度．本實(shí)驗(yàn)采用包含D點(diǎn)在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點(diǎn)的瞬時(shí)速度,下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是（)A．vD＝eq\f(AF，Δt1),Δt1＝0。10sB．vD＝eq\f（BE,Δt2），Δt2＝0.06sC．vD＝eq\f(CE,Δt3），Δt3＝0。10s D．vD＝eq\f（CE,Δt4)，Δt4＝0。04sD[求D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是包含該點(diǎn)的最短的一段間隔的平均速度．題中間隔CE最好,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中時(shí)間間隔數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，CE間的時(shí)間間隔應(yīng)為0。04s，選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤．］4．電火花計(jì)時(shí)器通常的工作電壓為________伏，實(shí)驗(yàn)室使用我國民用電時(shí)，每隔________秒打一次點(diǎn)；如圖所示紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)得到的，紙帶的左端先通過電火花計(jì)時(shí)器，從點(diǎn)跡的分布情況可以斷定紙帶的速度變化情況是________（選填“速度減小”或“速度增大”)．若所用電源的頻率為50Hz，從打下A點(diǎn)到打下B點(diǎn)共14個(gè)點(diǎn)跡，歷時(shí)________s.［解析］電火花計(jì)時(shí)器通常的工作電壓為交流220伏,實(shí)驗(yàn)室使用我國民用電時(shí)，每隔0。02秒打一次點(diǎn)；相等時(shí)間內(nèi)紙帶右側(cè)位移大于左側(cè)位移，說明右側(cè)的速度大于左側(cè)的速度，即物體做速度增大的運(yùn)動(dòng)．又因從打下A點(diǎn)到打下B點(diǎn)共14個(gè)點(diǎn)跡，即A到B共有13個(gè)時(shí)間間隔，所以共用時(shí)t＝13×T＝0。26s。［答案]交流2200.02速度增大0。265．（1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源應(yīng)是________（填“交流4～6V”或“交流220V”），實(shí)驗(yàn)室使用我國民用電（頻率50Hz)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________s。（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)與刻度尺標(biāo)度的對(duì)應(yīng)情況如圖所示．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)果保留2位有效數(shù)字)[解析]（1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是4～6V的低壓交流電,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T＝5×eq\f(1,50）s＝0.1s.（2)刻度尺為毫米刻度尺，分度值為1mm，故由題圖可知，AD之間的距離為4.10cm.（3)由v＝eq\f(x,t)可得AD間的平均速度為vAD＝eq\f（xAD,3T)＝eq\f（4.10×10－2m，3×0。1s)＝0。14m/s。從圖中可知AC間的距離為2。50cm，用AC間的平均速度可以較精確地表示B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是vB＝eq\f(xAC,2T）＝eq\f（2。50×10－2m，2×0.1s)＝0.13m/s.［答案］(1）交流4～6V0.1(2）4.10(3）0.140。136．如圖所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開始依照打點(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x1＝5。18cm，1、2間的距離x2＝4。40cm,2、3間的距離x3＝3。62cm,3、4間的距離x4＝2。78cm，4、5間的距離x5＝2.00cm，5、6間的距離x6＝1.22cm（頻率為50Hz)．（1)根據(jù)上面記錄，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度(保留兩位小數(shù)）并填在下表中．位置12345v/(m·s－1)______________________________（2)根據(jù)（1）中表格,在圖中畫出小車的速度時(shí)間圖象．［解析](1）