1、第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度,知識(shí)與技能 1知道電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和工作原理； 2會(huì)利用打出的紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移； 3會(huì)根據(jù)打點(diǎn)的紙帶計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的平均速度和某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,學(xué)習(xí)目標(biāo),過程與方法 1通過本節(jié)的學(xué)習(xí)了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法； 2通過本實(shí)驗(yàn)的具體操作，體會(huì)粗略確定物體速度的方法，會(huì)求某段時(shí)間的平均速度和某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，了解物理學(xué)在處理實(shí)際問題的實(shí)際應(yīng)用，從而增強(qiáng)將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的意識(shí),如圖是一幅表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員“揮擊網(wǎng)球”的照片，在這里，連續(xù)的運(yùn)動(dòng)被分離成了離散的“景”，瞬間的精彩被定格成了永恒

2、那么，在實(shí)驗(yàn)室我們?nèi)绾斡涗浰查g的時(shí)間和運(yùn)動(dòng)呢？本節(jié)中我們將仿照這種方法，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度,知識(shí)點(diǎn)解析,1構(gòu)造：線圈、永久磁鐵、振片、振針、限位孔、復(fù)寫紙、紙帶等，如下圖所示,2電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，電壓在6V以下 3工作原理：接通交流電源后，線圈中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，振片被磁化，其極性隨線圈中磁場(chǎng)的變化而變化，于是振片和永久磁鐵之間就產(chǎn)生周期性的引力和斥力，振片就上下振動(dòng)，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng)這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘洗蛏弦幌盗械狞c(diǎn) 4當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn) 5使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，通電以前，把紙帶穿過限位孔再把套在

3、軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動(dòng)起來，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng),1電火花計(jì)時(shí)器使用交流電源，工作電壓是220V. 2電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造如下圖所示主要由脈沖輸出開關(guān)、正負(fù)脈沖輸出插座、墨粉紙盤、紙盤軸等構(gòu)成,3計(jì)時(shí)原理： 電火花計(jì)時(shí)裝置中有一將正弦式交變電流轉(zhuǎn)化為脈沖式交變電流的裝置當(dāng)計(jì)時(shí)器接通220V交流電源時(shí)，按下脈沖輸出開關(guān)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針和接負(fù)極的紙盤軸產(chǎn)生火花放電，利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),4兩種計(jì)時(shí)器的比較：,1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕毩?xí)使用電火花計(jì)時(shí)器；利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的

4、運(yùn)動(dòng)情況 2實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線、電源,3實(shí)驗(yàn)步驟：把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在紙盤軸上，檢查兩條紙帶是否已經(jīng)正確地穿過限位孔，墨粉紙盤是否夾在兩條紙帶中間把計(jì)時(shí)器上的電源插頭插在220V的交流電源上按下脈沖輸出開關(guān)，用手水平地拉動(dòng)兩條紙帶，紙帶上就打了一系列小點(diǎn)取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開始，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)，點(diǎn)的間隔數(shù)為(n1)個(gè)，用t0.02s(n1)就可以算出紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間用刻度尺測(cè)量一下打下這些點(diǎn)時(shí)，紙帶通過的距離x有多長(zhǎng),表一,表二,4.注意事項(xiàng)： 振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)、雙點(diǎn)、等時(shí)

5、性不良等情況，并且可能對(duì)紙帶產(chǎn)生過大的摩擦阻力 檢查電源的電壓是否符合要求，絕對(duì)禁止把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接接入照明電路中 復(fù)寫紙片不要裝反，每打完一條紙帶，要將圓形復(fù)寫紙片的位置調(diào)整一下，以充分利用它的不同部位，保證打點(diǎn)清晰,實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)，每打完一條紙帶要及時(shí)切斷電源，防止線圈過熱而損壞 紙帶應(yīng)平直地通過限位孔，盡可能地減少紙帶與限位孔間的摩擦,3注意事項(xiàng) (1)在實(shí)際計(jì)算中并不是x越小越好，因?yàn)閤過小會(huì)使測(cè)量誤差較大，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取兩點(diǎn)來測(cè)量x. (2)如圖所示的紙帶D，F(xiàn)兩點(diǎn)間的平均速度，不但能代表E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，還能代表D，F(xiàn)間其他點(diǎn)的瞬時(shí)速度,1以速度v為縱軸，時(shí)

6、間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法在坐標(biāo)系中描出物體在各個(gè)時(shí)刻的速度，再用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來，就得到一條能反映速度隨時(shí)間變化關(guān)系的圖線，叫速度時(shí)間圖象 2速度時(shí)間圖象反映了物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律根據(jù)速度時(shí)間圖象可以作出哪些判斷或得出哪些結(jié)論？,(1)讀出物體在某時(shí)刻的速度或物體的某一速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻在右圖中，0時(shí)刻的速度為v0，t時(shí)刻的速度為vt. (2)求出物體在某段時(shí)間內(nèi)速度的變化量或物體發(fā)生某一速度變化所經(jīng)歷的時(shí)間在圖中，0t時(shí)間內(nèi)速度的變化量為vvtv0.,(3)判斷運(yùn)動(dòng)方向根據(jù)速度的正、負(fù)判斷運(yùn)動(dòng)方向，速度為正，表示物體沿正方向運(yùn)動(dòng)；速度為負(fù)，表示物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在下圖中

7、，0t3時(shí)間內(nèi)物體沿正方向運(yùn)動(dòng)，t4t6時(shí)間內(nèi)，物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng),(4)比較物體速度變化的快慢在vt圖象中，直線的傾斜程度(斜率)反映了物體速度改變的快慢，傾斜程度越大，表示速度改變得越快，傾斜程度越小，表示物體的速度改變得越慢，直線不傾斜(平行于時(shí)間軸)，表示物體的速度不變?cè)趫D中，不難看出，物體在0t1時(shí)間內(nèi)比在t2t3時(shí)間內(nèi)速度變化得慢，在t4t5時(shí)間內(nèi)比在t5t6時(shí)間內(nèi)速度變化得慢 在應(yīng)用vt圖象時(shí)，要注意避免下列幾種常見的錯(cuò)誤：,把vt圖象和xt圖象混淆不清例如：把vt圖象中兩條直線的交點(diǎn)誤認(rèn)為相遇，在vt圖象中根據(jù)直線向上傾斜、向下傾斜判斷運(yùn)動(dòng)方向等等 把vt圖象誤認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌

8、跡,特別提醒： 在vt圖象中，某段時(shí)間圖線與時(shí)間軸圍成的面積值表示該段時(shí)間內(nèi)物體通過的位移大小，形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同,例1在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以前應(yīng)檢查以下哪些方面的內(nèi)容 () A所用電源是否符合要求 B紙帶是否平整 C打點(diǎn)周期的等時(shí)性是否良好 D復(fù)寫紙安裝是否正確 答案：ABCD,典型例題解析,解析：選用合適的電源，是保證打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安全、正常工作的前提；紙帶是否平整，影響到紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力，紙帶平整時(shí)阻力比較??；打點(diǎn)周期性是否良好直接決定著實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差大小；復(fù)寫紙的安裝是否正確，影響著打點(diǎn)的清晰度根據(jù)以上分析可見，四個(gè)選項(xiàng)的內(nèi)容都是實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該檢查的,規(guī)律總結(jié)

9、：使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1)打點(diǎn)的頻率等于交流電的變化頻率 (2)振針過高、過低、過松均會(huì)影響打點(diǎn)的質(zhì)量 (3)為保證打出的第1個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于物體運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻，應(yīng)先接通電源，后讓物體開始運(yùn)動(dòng),變式訓(xùn)練1在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，有關(guān)以下注意事項(xiàng)或?qū)嶒?yàn)操作，正確的內(nèi)容是() A每打完一列點(diǎn)跡就要切斷電源 B不要移動(dòng)圓形復(fù)寫紙片的位置 C紙帶一定要從兩限位孔穿過，并且壓在復(fù)寫紙的下面 D側(cè)向移動(dòng)限位孔位置，在一條紙帶上可以打出兩列點(diǎn)，這樣能夠提高紙帶的利用率 答案：ACD,解析：每打完一列點(diǎn)就要切斷電源，是為了防止線圈過熱而損壞；圓形復(fù)寫紙是套在定位軸上的，定位軸可以移動(dòng)，每打完一

10、列點(diǎn)后移動(dòng)一下定位軸，以充分利用復(fù)寫紙的各個(gè)部位，可保證打點(diǎn)清晰；限位孔也可以側(cè)向移動(dòng)，但在移動(dòng)時(shí)要保證兩限位孔縱向?qū)R，移動(dòng)后要把螺釘擰緊正確答案是A、C、D.,例2關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，下列敘述中正確的是 () A點(diǎn)跡均勻，說明紙帶做勻速運(yùn)動(dòng) B點(diǎn)跡變稀，說明紙帶做加速運(yùn)動(dòng) C點(diǎn)跡變密，說明紙帶做加速運(yùn)動(dòng) D相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等 答案：ABD,解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針打點(diǎn)的頻率一定(50Hz)，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等，如果紙帶勻速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡均勻；如果紙帶加速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡變?。蝗绻垘p速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡變密,規(guī)律總結(jié)：(1)選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶為研究對(duì)象 (2)分析紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間間隔的

11、變化情況 (3)若點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運(yùn)動(dòng)，若點(diǎn)與點(diǎn)間距越來越大，則物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之做減速運(yùn)動(dòng),變式訓(xùn)練2當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體相連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)痕，下列關(guān)于紙帶上點(diǎn)痕的說法中正確的是() A點(diǎn)痕記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 B點(diǎn)痕記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移 C點(diǎn)痕在紙帶上的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀 D紙帶上點(diǎn)痕的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況 答案：ABD,解析：點(diǎn)痕可以記錄物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s，只要在紙帶上數(shù)出間隔數(shù)n，就可以求出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔n0.02s，所以A正確；物體的始末位置可以用紙帶上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)來表示，可

12、以得出相應(yīng)時(shí)刻的位置，用刻度尺測(cè)量始末位置對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離，可以得出物體的位移，所以B正確；紙帶上點(diǎn)痕的疏密程度可以表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)通過的距離，所以可以表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢，因此D正確；點(diǎn)痕可以反映物體的運(yùn)動(dòng)情況，但是不能反映物體的質(zhì)量和形狀，因此C錯(cuò)誤所以說法正確的是A、B、D.,例3如圖為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D為每隔兩點(diǎn)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，打A、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度有多大？打B點(diǎn)時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度有多大？計(jì)算的依據(jù)是什么？你能算出打O、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？,答案：231.25cm/s212.50cm

13、/s不能不知時(shí)間 分析：根據(jù)平均速度和瞬時(shí)速度的定義式求解,變式訓(xùn)練3下圖是一位同學(xué)利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，相鄰點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，紙帶旁邊是一把最小刻度為1mm的直尺，試計(jì)算拖著紙帶做直線運(yùn)動(dòng)的物體： (1)在AC這段時(shí)間內(nèi)的平均速度； (2)在B點(diǎn)的瞬時(shí)速度,例4如圖所示是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象，從以下三個(gè)方面說明它的速度是怎樣變化的,(1)物體是從靜止開始運(yùn)動(dòng)還是具有一定的初速度？ (2)運(yùn)動(dòng)的方向是否變化？ (3)速度的大小是否變化？怎樣變化？ 答案：(1)具有一定的初速度(2)變化(3)變化先變大，再不變，再變小，最后反向變大,解析：(1)由題圖可知，在t0時(shí)v0，所

14、以物體具有一定的初速度 (2)在0t3這段時(shí)間內(nèi)，速度為正值，說明物體沿正方向運(yùn)動(dòng)，t3時(shí)刻以后，速度為負(fù)值，說明物體沿與正方向相反的方向運(yùn)動(dòng)，所以物體運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生了變化 (3)速度的大小發(fā)生變化，在0t1時(shí)間內(nèi)逐漸增大，t1t2時(shí)間內(nèi)速度大小不變，t2t3時(shí)間內(nèi)速度逐漸減小，在t3時(shí)刻速度為零，在t3時(shí)刻以后，速度反向，但大小又在逐漸增大,規(guī)律總結(jié)：圖象能比較直觀地表達(dá)物理規(guī)律，對(duì)于vt圖象應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)：(1)判斷速度的正負(fù)，t軸上方，速度為正，表示物體沿正方向運(yùn)動(dòng)；t軸下方，速度為負(fù)，表示物體沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng) (2)圖象傾斜程度的理解：與t軸平行，則說明物體做勻速運(yùn)動(dòng)；在t軸上方且向上傾

15、斜，則說明物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之則為減速運(yùn)動(dòng)；在t軸下方且向上傾斜，則說明物體沿負(fù)方向做減速運(yùn)動(dòng)，反之則為沿負(fù)方向做加速運(yùn)動(dòng),變式訓(xùn)練4如圖為某一物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象，下列結(jié)論中正確的是(),AO到A的速度變化比B到C的速度變化慢 BAB平行于時(shí)間軸，則物體在AB這段時(shí)間內(nèi)是靜止的 CO到A的速度方向與B到C的速度方向相反 D物體的位移越來越大 答案：AD,解析：圖象BC段的傾斜程度大于OA段的傾斜程度，則說明BC段速度變化快，因此A對(duì)；AB平行于t軸，則說明在AB段物體做勻速運(yùn)動(dòng)；OA段與BC段都在t軸上方，物體的速度均為沿正方向運(yùn)動(dòng)，因此C錯(cuò)D對(duì),一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理 電磁打

16、點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定_內(nèi)_的儀器使用_電源，工作電壓在6V以下，當(dāng)電源的頻率是_時(shí)，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)通電以前，把紙帶穿過_，再把套在軸上的_壓在紙帶的上面,課時(shí)訓(xùn)練,2電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理 電火花計(jì)時(shí)器的原理與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同，不過在紙帶上打點(diǎn)的不是振針和復(fù)寫紙，而是_和_(如下圖)這種計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力比較_，實(shí)驗(yàn)誤差也就比較_,二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 使用方法 安裝好器材，啟動(dòng)電源，用手_地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下了一行小點(diǎn)，隨后_電源取下紙帶，從較清晰的某一點(diǎn)開始，數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，則從第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t_，用_測(cè)量出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離x

17、.,三、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度 測(cè)量瞬時(shí)速度的方法 如下圖所示,根據(jù)D、F兩點(diǎn)的位移x和時(shí)間t，算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速度_用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過E點(diǎn)的_,四、速度時(shí)間圖象 在方格紙上建立直角坐標(biāo)系，用縱坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的_，用橫坐標(biāo)表示_，根據(jù)表中各時(shí)刻的速度將_作為一組坐標(biāo)在圖象中_，將點(diǎn)連線后得出的圖象稱為速度時(shí)間圖象(vt圖象)，簡(jiǎn)稱_,1一個(gè)同學(xué)在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶上沒有留下任何痕跡，這可能是因?yàn)?() A交變電流的電壓不穩(wěn)定 B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上 C振針與紙帶的距離過大 D振針壓得過緊 答案：BC,解析：交變電流的電壓不穩(wěn)定，只會(huì)使打點(diǎn)時(shí)的時(shí)間間隔不穩(wěn)定，不影響打點(diǎn)，故A錯(cuò)；若直接接在直流電源上，不能正常工作，故不能打點(diǎn)；振針離紙帶過遠(yuǎn)時(shí)振針接觸不到紙帶，打不上點(diǎn)；振針壓得過緊時(shí)打出的不是點(diǎn)而是短線，不會(huì)沒有痕跡,2一同學(xué)從家中出發(fā)，沿平