高中物理 運動的描述4 練習(xí)使用打點計時器精講精練

1、6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3

2、3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5第四講第四講練習(xí)使用打點計時器練習(xí)使用打點計時器 精講精練精講精練物理核心素養(yǎng)物理核心素養(yǎng)（一）物理觀念（一）物理觀念1. 了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構(gòu)成， 知道打點計時器的計時原理，并學(xué)會使用打點計時器。2. 通過實例學(xué)會根據(jù)紙帶上的點分析速度的變化情況，并學(xué)會測定平均速度。3. 通過實例學(xué)會用打點計時器測量瞬時速度。4. 學(xué)會用圖象表示速度變化規(guī)律的方法，理解用平滑曲線“擬合”坐標(biāo)系中描出的點來反映客觀規(guī)律的思

3、想。（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究1通過學(xué)生自己看打點計時器的說明書，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的能力。2通過實驗得出物體的運動信息，用數(shù)學(xué)方法表述出來。培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會處理問題的方法，領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。3通過畫速度時間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用。（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1. 體驗實驗中理性思維的重要，既要動手，又要動腦。2. 感受打點計時器的巧妙設(shè)計思路，體會物理原理在解決實際問題中的指導(dǎo)作用，增強(qiáng)將物理知識應(yīng)用于實際生活的意識。3. 經(jīng)歷實驗過程，體驗科學(xué)實驗過程的艱辛與喜悅，

4、并樂于探索自然界的奧秘。學(xué)習(xí)重點：學(xué)習(xí)重點：1. 學(xué)會使用打點計時器。2. 能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度。3. 會用描點法描繪物體的速度時間圖象，并從中獲取物理信息。學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點：處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力知識點梳理：知識點梳理：一、實驗?zāi)康?.了解打點計時器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法2.學(xué)會用打點計時器測量物體的速度3.能利用vt圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3

5、 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5二、實驗原理1.兩種打點計時器的比較電磁打點計時器電

6、火花計時器結(jié)構(gòu)示意圖打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點工作電壓6 v 以下交流電源220 v 交流電源打點周期0.02 s0.02 s阻力來源紙帶與限位孔、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，都是計時儀器2.測平均速度、瞬時速度的原理用跟運動物體連在一起的紙帶上打出的點記錄物體的位置， 用刻度尺測出兩個計數(shù)點間的位移x。打兩個點的時間間隔為t，則vxt，當(dāng)t很短時，認(rèn)為xt為t時刻的瞬時速度。三、實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、 學(xué)生電源(電火花計時器使用 220 v 交流電源)、 刻度尺、

7、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙等。四、實驗過程1.實驗步驟(1)把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。(2)把電磁打點計時器的兩上接線柱接到 6 v 的低壓交流電源上。(3)接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點。隨后關(guān)閉電源。(4)重復(fù)步驟(2)、(3)，獲得 35 條紙帶。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f

8、 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5(5)選擇一條點跡清晰便于分析的紙帶，舍去前面密集的點，找一清晰的點作為第

9、1 個點，往后數(shù)n個點，n個點之間的間隔數(shù)為(n1)，紙帶從打第 1 個點到打第n個點的運動時間t0.02(n1) s。(6)用刻度尺測量出第 1 個點到第n個點間的距離x。2.數(shù)據(jù)處理(1)計算紙帶的平均速度： 從打第1個點到打第n個點， 紙帶的運動時間為t0.02(n1)s，紙帶的位移為x，紙帶的平均速度vxt。把測量和計算的結(jié)果填入表中。記錄項實驗次數(shù)點數(shù)n點劃分出的間隔數(shù)n1運動時間t/s位移x/m平均速度v/(ms1)12(2)用打點計時器測量瞬時速度選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，每兩個計數(shù)點間的時間間隔t50.02 s0.1 s。在

10、紙帶上用o、a、b、c、d標(biāo)出這些“計數(shù)點”，如圖所示。用刻度尺依次測出oa、ob、oc、od的距離是s1、s2、s3、s4，再利用x1s1、x2s2s1、x3s3s2確定出oa、ab、bc、cd之間的距離x1、x2、x3、x4a、b、c、d各點的瞬時速度分別為vax1x22t、vbx2x32t、vcx3x42t、vdx4x52t(3)用vt圖象描述物體的運動以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)不同時刻的瞬時速度值，在坐標(biāo)系中描點。用平滑曲線把這些點連接起來，即得到vt圖象。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3

11、5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8

12、1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5五、誤差分析1.利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度自身帶來系統(tǒng)誤差。 為減小誤差， 應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移x來求平均速度。2.測量計數(shù)點間的位移x帶來誤差。 減小此誤差的方法是一次測量完成， 即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點o的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離。3.計數(shù)點間的時間t搞錯。幾個計數(shù)點間的時間間隔為t(n1)0.02 s。而非tn0.02 s。4.作vt圖象不用坐標(biāo)紙、尺子，坐標(biāo)單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。六、注意事項1.實驗前，應(yīng)將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象。

13、2.使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再拉動紙帶。3.手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集。4.使用電火花計時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。5.使用電磁打點計時器時，如打出點較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。6.打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。核心突破：核心突破：實驗原理和實驗操作例 1打點計時器可測紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)?/p>

14、在空白處。a.在電磁打點計時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”)電源的兩個接線柱上。b.把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過_，并壓在_下面。c.用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離x。d.切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間t_。e.打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點。f.利用公式vxt計算紙帶運動的平均速度。實驗步驟的合理順序是_。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9

15、 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3

16、 7 5解析a 項中電磁打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源；b 項中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；d 項中紙帶上記錄的時間t(n1)0.02 s。合理的實驗步驟為 baedcf。答案交流限位孔復(fù)寫紙(n1)0.02 sbaedcf要點二紙帶的處理例 2 打點計時器所用交流電源的頻率為 50 hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺進(jìn)行測量，如圖 1 所示，則紙帶在a、c間的平均速度為_ m/s，在a、d間的平均速度為_ m/s，b點的瞬時速度更接近于_ m/s。圖 1思路指導(dǎo)解答本題可按照下列思路進(jìn)行：vacxactac求出xac刻度尺讀出（注意估讀）求出tac紙帶相鄰計

17、時點t0.02 s（電源頻率是 50 hz）解析a、c間的位移xac1.40 cm，a、c間的時間間隔tac0.04 s，所以a、c間的平均速度vacxactac0.35 m/s。a、d間的位移xad2.50 cm，a、d間的時間間隔tad0.06s，所以a、d間的平均速度vadxadtad0.42 m/s。a、c兩點比a、d兩點更接近b點，所以b點的瞬時速度更接近于a、c間的平均速度 0.35 m/s。答案0.350.420.35方法總結(jié)用vxt近似代替瞬時速度的條件是t足夠小，因此利用它求某一點的瞬時速度時，應(yīng)盡可能靠近該點取數(shù)據(jù)，這樣求出的數(shù)值才可能更接近該點的瞬時速度。要點三數(shù)據(jù)的處理

18、、vt圖象例 3 如圖 2 所示是用打點計時器測瞬時速度實驗時得到的一條紙帶的一部分，從 0 點開始依照打點的先后依次標(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(頻率為 50 hz)。6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5

19、 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5 6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d d 8 1 5 f f 3 3 d 4 4 3 5 f 3 7 5圖 2(1)根據(jù)上面記錄，計算打點計

20、時器在打 1、2、3、4、5 點時的速度(保留兩位小數(shù))并填在下表中。位置12345v/(ms1)(2)根據(jù)(1)中表格，在圖 3 中畫出小車的速度圖象。圖 3解析(1)某點的瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的平均速度表示打 1 點時：v1x1x22t1.20 m/s，打 2 點時：v2x2x32t1.00 m/s，打 3 點時：v3x3x42t0.80 m/s，打 4 點時：v4x4x52t0.60 m/s，打 5 點時：v5x5x62t0.40 m/s，將數(shù)值填入表格中位置12345v/(ms1)1.201.000.800.600.40(2)描點并連線得小車的速度時間圖象。方法總結(jié)方法總結(jié)6 e d b c 3 1 9 1 f 2 3 5 1 d