4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度第一章

運(yùn)動(dòng)的描述[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.內(nèi)容索引題型演練學(xué)以致用實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)技能儲(chǔ)備明確原理提煉方法技能儲(chǔ)備

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)示意圖打點(diǎn)原理電磁作用下振針上下周期性振動(dòng)打點(diǎn)脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點(diǎn)一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其原理工作電壓

以下低壓

電源

V

電源打點(diǎn)周期(電源頻率為50Hz)0.02s0.02s阻力來(lái)源紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小功能功能相同，都是計(jì)時(shí)儀器6V交流220交流二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)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50Hz，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接

V以下低壓

電，電火花計(jì)時(shí)器接

V

電).(3)先接通電源開(kāi)關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源.交流6交流220交流(4)取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為

個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝(

)×0.02s.(5)用刻度尺測(cè)量出從

的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx.(6)利用公式v＝

計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.n－1n－1開(kāi)始計(jì)數(shù)2.注意事項(xiàng)(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)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(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離).靠近三、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度1.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Δx內(nèi)的平均速度表示，即根據(jù)v＝

，當(dāng)Δt或Δx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)間的平均速度代表，即vE＝.平均速度圖12.數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)量：把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D……，如圖2所示，依次測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，再算出OA、AB、BC……的距離x1、x2、x3…….圖2(2)計(jì)算：若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D……各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：vA＝

、vB＝

、vC＝

、vD＝

…….(3)列表比較：把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動(dòng)速度的變化情況.位置ABCDEFGv/(m·s－1)

3.注意(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B、C、D……不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)，比如可以每隔四個(gè)點(diǎn)選一個(gè)點(diǎn)(稱為計(jì)數(shù)點(diǎn))，此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝

s.(2)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)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，即vn＝.0.1四、用圖象表示速度1.速度－時(shí)間圖象(v－t圖象)用橫軸表示

，縱軸表示

，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(lái)，即得到物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象.2.v－t圖象的意義v－t圖象非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況，但它

(填“是”或“不是”)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.時(shí)間t速度v不是例如，如圖3所示是某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象.圖3由v－t圖象可知在0～4s內(nèi)速度隨時(shí)間不斷增大，表示質(zhì)點(diǎn)做

運(yùn)動(dòng)；在4～8s內(nèi)速度不隨時(shí)間變化，表示質(zhì)點(diǎn)做勻速運(yùn)動(dòng)；在8～10s內(nèi)速度隨時(shí)間不斷減小，表示質(zhì)點(diǎn)做

運(yùn)動(dòng).質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)刻的速度為0.在5s末的速度大小為15m/s.加速減速題型演練一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用原理及操作例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(méi)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?A.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頻率為50Hz的低壓______(選填“交流”或“直流”)電源的兩個(gè)接線柱上.交流解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源；B.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過(guò)________，并壓在_______下面.限位孔復(fù)寫紙解析應(yīng)將紙帶穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；答案解析C.用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開(kāi)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.打開(kāi)電源開(kāi)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＝

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_________.(n－1)×0.02sBAEDCF解析紙帶上記錄的時(shí)間Δt＝(n－1)×0.02s.解析合理的實(shí)驗(yàn)步驟為BAEDCF.答案解析二、瞬時(shí)速度的計(jì)算和速度—時(shí)間圖象的畫法例2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量的情況如圖4所示，紙帶在A、C間的平均速度為_(kāi)____m/s.在A、D間的平均速度為_(kāi)____m/s.B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于_____m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析圖40.350.420.35解析由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s.A、C間的距離為0.014m.A、C間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02×2s＝0.04s.A、D間的距離為0.025m.A、D間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02×3s＝0.06sB點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于A、C間的平均速度.例3某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50Hz，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5所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s.(本題計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)答案解析圖5(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“接通電源”).接通電源釋放紙帶解析在實(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?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有____個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出.答案解析4(3)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1s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)

0.6400.7210.4000.4790.560答案解析(4)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖6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.答案解析圖6答案見(jiàn)解析圖解析圖線如圖所示：達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，除重物(小車)、紙帶外，還需選用的儀器是A.秒表 B.刻度尺C.速度計(jì) D.交流電源答案1234解析解析由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)的間隔數(shù)可知任意兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，故不需要秒表，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；再利用刻度尺測(cè)出兩點(diǎn)間的距離就可進(jìn)一步求出平均速度，故不需要速度計(jì)而要使用刻度尺，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用交流電源工作，選項(xiàng)D正確.√√562.(練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，若打點(diǎn)周期為0.02s，下列說(shuō)法正確的是A.先接通電源，后拉動(dòng)紙帶B.先拉動(dòng)紙帶，后接通電源C.電火花計(jì)時(shí)器使用6V以下的交流電源D.連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n－1)×0.02s√√答案1234解析56解析使用打點(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，A正確，B錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220V交流電，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0.02s，連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有n－1個(gè)時(shí)間間隔，故時(shí)間為(n－1)×0.02s，D正確.1234563.(練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)如圖7所示是一位同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的兩條紙帶，他將兩條紙帶(甲、乙)上下并排放在一起進(jìn)行比較，在圖中A、B兩點(diǎn)之間，兩條紙帶(甲、乙)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比是A.1∶1 B.2∶1C.1∶2 D.無(wú)法比較答案1234圖7√解析564.(瞬時(shí)速度的測(cè)量)用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度.如圖8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)記錄了遮光板通過(guò)第一個(gè)光電門的時(shí)間為Δt1＝0.29s，通過(guò)第二個(gè)光電門的時(shí)間為Δt2＝0.11s，已知遮光板的寬度為3.0cm，則滑塊通過(guò)第一個(gè)光電門的速度為_(kāi)_______，通過(guò)第二個(gè)光電門的速度為_(kāi)_______.圖812340.10m/s0.27m/s答案解析56解析由于滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)遮光板的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度可用遮光板擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示.1234565.(瞬時(shí)速度的測(cè)量)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)器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖9所示，在紙帶上選擇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)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為1mm的刻度尺，0點(diǎn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離并填入表格中.圖9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.1.205.4012.000.21答案解析1234561234566.(用圖象表示速度)如圖10所示是一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，電源頻率為50Hz，0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)