打點計時器 老師版

1、學(xué)科教師輔導(dǎo)講義 組長簽字： 學(xué)員編號： 年 級：高一 課時數(shù)：學(xué)員姓名： 輔導(dǎo)科目：物理 學(xué)科教師：課 題打點計時器授課日期及時段2014.8.10 8:00-10:00 教學(xué)目標(biāo)1練習(xí)使用電磁打點計時器或電火花計時器2學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動情況教學(xué)內(nèi)容一、導(dǎo)入二、知識梳理+經(jīng)典例題一、實驗?zāi)康?練習(xí)使用電磁打點計時器或電火花計時器2學(xué)會利用打上點的紙帶研究物體的運動情況3利用vt圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動二、實驗原理1兩種打點計時器當(dāng)接通50 Hz的交流電時，都是每隔0.02 s打一次點2當(dāng)紙帶跟運動物體連在一起時，打點計時器打在紙帶上的點就相應(yīng)地表示出物體在不同時刻的位

2、置，線段上各點之間的間隔就表示出運動物體在不同時間內(nèi)的位移，根據(jù)平均速度的定義式v，當(dāng)t很短時，可以認為等于t時刻的瞬時速度三、實驗步驟1把電火花計時器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在紙盤軸上，并檢查兩條白紙帶是否已經(jīng)正確地穿好，墨粉紙盤是否夾在兩條紙帶之間2把計時器上的電源插頭插在交流220 V電源插座上3接通開關(guān)，用手水平地拉動兩條紙帶，紙帶上就會打下一系列的點跡4取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果數(shù)出n個點，這些點劃分出來的間隔數(shù)為(n1)由此計算出紙帶從第一個點到第n個點的運動時間為0.02(n1) s.5用刻度尺測量出第一個點到第n個點的距離x，再利

3、用公式計算紙帶通過這段位移時的平均速度把測量和計算的結(jié)果填入表中6在小紙帶上標(biāo)記連續(xù)7個計數(shù)點，分別標(biāo)上記號A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺測量每相鄰兩個點間的距離，分別記為x1、x2、x3、x4、x5、x6，記錄到表中7根據(jù)表中對紙帶數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，運用學(xué)過的知識判斷：物體在這段時間內(nèi)的運動是勻速直線運動還是變速直線運動？說出判斷的理由8將B、C、D、E、F作為測量點，分別測量包含這些點的一段位移x，由于t很小，求出t內(nèi)的平均速度，即等于各點的瞬時速度，記入表中四、注意事項1電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應(yīng)使用6 V以下交流電源；電火花計時器使用220 V交流電源2實驗前要檢查打點的

4、穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進行調(diào)節(jié)或更換器材3使用打點計時器應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定時再用手拉紙帶4手拉紙帶時，速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集5復(fù)寫紙不要裝反，每打完一條紙帶，應(yīng)調(diào)整一下復(fù)寫紙的位置，以保證打點清晰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)閉電源五、實驗數(shù)據(jù)處理1根據(jù)紙帶分析物體的運動情況并能計算平均速度(1)在紙帶上相鄰兩點的時間間隔均為0.02 s(電源頻率為50 Hz)，所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速度小(2)根據(jù)v，求出任意兩點間的平均速度，這里x可以用直尺測量出兩點間的距離，t為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02 s的乘積這里必須明確所求的是哪兩點之間的平均

5、速度2粗略計算瞬時速度某點E的瞬時速度可以粗略地由包含E點在內(nèi)的兩點間的平均速度來表示，如圖142所示，vEDG或vEDF.圖142說明：在粗略計算E點的瞬時速度時，可利用v公式來求解，但須注意的是，如果取離E點越接近的兩點來求平均速度，這個平均速度越接近E點的瞬時速度，但是距離過小會使測量誤差增大，應(yīng)根據(jù)實際情況選取這兩個點六、利用vt圖象分析物體的運動1vt圖象用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到如圖143所示的vt圖象圖143圖1442vt圖象的意義vt圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體

6、運動的軌跡3勻速直線運動的vt圖象(1)勻速直線運動的vt圖象是與時間軸平行的直線，如圖144所示，直線a、b分別表示va4 m/s，vb8 m/s.145(2)從勻速直線運動的vt圖象中不僅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根據(jù)位移公式xvt，在vt圖象中就對應(yīng)著邊長分別為v和t的一個矩形面積，如圖145中畫斜線的部分七、利用現(xiàn)代科技測速度的方法1借助傳感器用計算機測速度詳見課本2借助數(shù)字計時器和氣墊導(dǎo)軌測速度詳見課本這樣測得的速度也不是瞬時速度，應(yīng)是遮光條在遮光這段時間內(nèi)滑塊的平均速度3利用頻閃照相分析計算物體的運動研究物體的運動規(guī)律，除用打點計時器外，還可以用頻閃照相，在暗室里放上照

7、相機，讓快門一直打開，旁邊用頻閃燈照相，因為頻閃燈每隔相同時間瞬間閃光一次，在照相底片上就留下物體的一系列像，研究物體在不同閃光時刻成的像，就能了解物體的運動規(guī)律因為頻閃照相能記錄物體在不同時刻的位置，所以也和打點計時器一樣能分析研究物體的運動規(guī)律.例1 關(guān)于打點計時器打出的紙帶，下列敘述中正確的是()A點跡均勻，說明紙帶做勻速運動B點跡變稀，說明紙帶做加速運動C點跡變密，說明紙帶做加速運動D相鄰兩點間的時間間隔相等解析打點計時器的振針打點的頻率一定(50 Hz)，相鄰兩點間的時間間隔相等，如果紙帶勻速運動，點跡均勻；如果紙帶加速運動，點跡變稀；如果紙帶減速運動，點跡變密答案ABD(1)選取一

8、條點跡清晰的紙帶為研究對象(2)分析紙帶上點與點之間間隔的變化情況(3)若點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運動，若點與點間距越來越大，則物體做加速運動，反之做減速運動. 二、平均速度和瞬時速度的計算例2 圖148是一位同學(xué)利用電磁打點計時器打出的一條紙帶，相鄰點的時間間隔為0.02 s，紙帶旁邊是一把最小刻度為1 mm的直尺，試計算拖著紙帶做直線運動的物體：(1)在AC這段時間內(nèi)的平均速度；(2)在B點的瞬時速度圖148解析(1)根據(jù)平均速度的定義，AC這段時間內(nèi)的平均速度就等于A到C的位移跟所用時間的比值位移的大小可以從刻度尺上直接讀出：x4.00 cm，A到C共10個點，9個時間間

9、隔，所以A到C所用的時間t0.02 s×90.18 s，所以AC這段時間內(nèi)的平均速度0.22 m/s；(2)根據(jù)公式vB來計算B點的瞬時速度為了盡量精確地反映物體在B點的運動快慢，我們盡量在靠近B點的地方取得數(shù)據(jù)，例如取靠近B點的左右兩個點，左邊點在刻度尺上的讀數(shù)是1.77 cm，右邊點在刻度尺上的讀數(shù)是2.65 cm，那么x2.65 cm1.77 cm0.88 cm，兩點間相隔的時間為t0.02 s×20.04 s，所以B點的瞬時速度vB0.22 m/s.答案(1)0.22 m/s(2)0.22 m/s三、速度時間圖象的理解圖149例3 如圖149所示為某物體的vt圖象，

10、試說明該物體的運動情況解析04 s物體做加速運動，末速度為12 m/s；46 s物體做減速運動，末速度為0；67 s物體做反向加速運動，末速度大小為4 m/s；78 s物體做反向減速運動，末速度為0.答案見解析例4 一同學(xué)利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時，從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶，如圖141所示紙帶上有六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，所用交流電的頻率為50 Hz，相鄰計數(shù)點之間的距離已標(biāo)在圖中，單位是厘米圖141(1)計算06點之間的平均速度；(2)打點計時器打第4個點時小車的瞬時速度接近多少？答案(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s解析(1)0

11、到6點間的平均速度為：v ×102 m/s 0.676 m/s0.68 m/s(2)當(dāng)打點計時器打第4個點時，小車的瞬時速度應(yīng)當(dāng)最接近于35點間的平均速度，則v4×102 m/s 0.834 m/s0.83 m/s拓展探究上例中若電源頻率低于50 Hz時，如果仍按50 Hz的時間間隔打一個點計算，則測出的速度數(shù)值將比物體的真實值是偏大還是偏?。看鸢钙蠼馕霎?dāng)交流電的頻率為50 Hz時，打點計時器每隔0.02 s打一個點，當(dāng)交流電的頻率低于50 Hz時，打點計時器打一次點的時間間隔t將大于0.02 s，即t時間內(nèi)的位移我們用0.02 s的位移計算()，因此測出的速度將比真實值

12、偏大該題考查學(xué)生應(yīng)用“極限”的思想求物體的瞬時速度的能力，其平均速度可由v求出，求瞬時速度時，應(yīng)當(dāng)取包含該點的盡可能短的時間間隔，由平均速度代替瞬時速度. 題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理例5 汽車沿平直公路行駛，小明坐在駕駛員旁邊注視速度計，并記下間隔相等的各時刻的速度值，如下表所示：t/s05101520253035404550v/(km·h1)20304050505050352050根據(jù)小明的記錄內(nèi)容，試完成下列問題：(1)從表中數(shù)據(jù)得到汽車在各段時間內(nèi)的特點：在015 s內(nèi)，汽車的速度在變化，時間每經(jīng)過5 s速度增大_km/h；在1530 s內(nèi)汽車速度不變，速度大小為_km/h；在30

13、45 s內(nèi)汽車速度在變化，每5 s速度減小_km/h.(2)請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出對應(yīng)的vt圖象(3)如果認為在015 s內(nèi)速度變化是均勻的，你能在圖象中找出汽車在7.5 s時的速度值嗎？答案(1)105015(2)見解析(3)能35 km/h解析根據(jù)小明記錄的各個時刻的速度，首先在速度時間坐標(biāo)系中描出對應(yīng)點，連接各點得到速度圖象(1)分析小明記錄的數(shù)據(jù)不難得出答案為：10；50；15.(2)描點畫圖后，vt圖象如右圖所示(3)能，35 km/h1畫物理圖象的原則是準(zhǔn)確、清楚、布局合理、使用方便2應(yīng)恰當(dāng)選取坐標(biāo)軸的分度3要有足夠多的描點數(shù)目4所畫圖線應(yīng)盡可能穿過較多的描點. 題型3 vt圖象

14、的理解和應(yīng)用圖142例6 在節(jié)假日期間，你可能到公園或游樂場玩過蹦床，如圖142所示，是一名同學(xué)某次從蹦床跳起后的vt圖象，已知t22t1，結(jié)合你的體會和經(jīng)歷，分析下列問題：(1)他的速度大小是如何變化的？(2)哪段時間是上升的，哪段時間是下降的？(3)從圖象中可以看出，是選上升過程的速度方向為正方向，還是選下降過程的速度方向為正方向？(4)他在t2時刻回到蹦床上了嗎？答案見解析解析(1)在0t1時間內(nèi)速度由v0逐漸減小到零，在t1t2時間內(nèi)速度由零增大到v0.(2)速度由初速度v0減小到零的過程是上升過程，所對應(yīng)的時間為0t1；速度由零增大到v0的過程是下降過程，所對應(yīng)的時間為t1t2.(3

15、)從圖象中可以看出，上升過程速度為正，下降過程速度為負，因此，是選定上升過程的速度方向為正方向(4)由于上升過程與下降過程是對稱的，故t2時刻剛好回落到蹦床上vt圖象中反映的物理量有：(1)某一時刻瞬時速度的大小，可以從圖象上直接讀出；(2)速度的方向，選v軸中的正方向為正方向，如果速度為負值則說明運動的方向跟選擇的正方向相反(3)勻速直線運動的圖象是一條平行于t軸的直線(4)從勻速直線運動的速度時間圖象中不僅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，據(jù)位移公式xvt，在速度圖象中位移就對應(yīng)著邊長分別為v和t的矩形的面積. 三、隨堂檢測1.通過打點計時器得到的一條紙帶上的點跡不均勻，下列判斷正確的

16、是()A點跡密集的地方物體運動的速度較大B點跡密集的地方物體運動的速度較小C點跡不均勻說明物體做變速運動D點跡不均勻說明打點計時器有故障答案BC2在下列四個圖象中，表示勻速直線運動的是()答案BC解析在v-t圖象中表示勻速直線運動的圖線是平行于t軸的一條直線；在x-t圖象中表示勻速直線運動的圖線是過原點的直線，故選項B、C項正確3根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是()A時間間隔 B位移 C速率 D平均速度答案AB解析因為打點計時器每隔0.02 s打一次點，根據(jù)紙帶上打點的個數(shù)可確定出時間間隔，故A正確；由刻度尺可直接測量出兩點間距離即位移大小，故B正確；速率

17、和平均速度可通過上述A、B項，再進行計算方可求得，因此C、D項錯4接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，這兩項操作的時間順序是()A先接通電源，后釋放紙帶B先釋放紙帶，后接通電源C釋放紙帶的同時接通電源D先接通電源或先釋放紙帶都可以答案A解析按照操作順序，必須先接通電源，讓計時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶，所以只有A正確5下列說法中正確的是()A電磁打點計時器和電火花計時器的計時原理基本一樣B電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電壓一樣C電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電頻率是一樣的D電磁打點計時器和電火花計時器打點的時間間隔都是0.02 s答案ACD6打點計時器所用的電源是50 Hz

18、的交流電，其相鄰點的時間間隔是T，若紙帶上共打出N個點，這紙帶上記錄的時間為t，則下列各式正確的是()AT0.02 s，tNT BT0.05 s，t(N1)TCT0.02 s，t(N1)T DT0.05 s，tNT答案C7某同學(xué)在練習(xí)使用打點計時器時，得到了如圖1410所示的紙帶，從O點開始，每隔0.1 s取一個測量點測得OA3.20 cm，AB3.90 cm，BC5.86 cm，CD7.58 cm，DE9.72 cm.圖1410則可判斷紙帶的運動是_D段上的平均速度為_D段上的平均速度為_答案變速運動51.35 cm/s8練習(xí)使用電磁打點計時器的實驗步驟如下：A把打點計時器固定在帶有定滑輪的

19、長木板上，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，讓連接小車的紙帶穿過限位孔，并壓在復(fù)寫紙下面B把打點計時器接在10 V以下的直流電源上C拉動紙帶后，再接通電源D取下紙帶，以紙帶上起始點為O，依次在每個點上標(biāo)出1、2、3、，用刻度尺分別量出兩點間的距離，比較是否相等，判斷是什么性質(zhì)的運動試糾正以上步驟中錯誤之處答案A中應(yīng)將計時器固定在沒有定滑輪的一端；B交流電源上，C先接通電源再拉動紙帶；D從能夠看清的點開始四、歸納總結(jié)五、課后作業(yè)1.打點計時器打出的紙帶()A能準(zhǔn)確地求出某點的瞬時速度B只能粗略地求出某點的瞬時速度C能準(zhǔn)確地求出某段時間內(nèi)的平均速度D可以任意地利用某段時間內(nèi)的平均速度代表某點的瞬時速度答案BC

20、2當(dāng)紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點痕，下列關(guān)于紙帶上的點痕的說法正確的是()A點痕記錄了物體運動的時間B點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C點在紙帶上的分布情況，反映了物體的質(zhì)量和形狀D點在紙帶上的分布情況，反映了物體的運動情況答案ABD解析打點計時器打下的點記錄了物體的位置，而點的個數(shù)又記錄了物體運動的時間，點間的距離記錄了物體運動的位移，故可反映物體的運動情況3一物體做直線運動的圖象如圖143所示，則該物體()圖143A先做加速運動，后做減速運動，速度方向相同B先做加速運動，后做減速運動，速度方向相反C先做減速運動，后做加速運動，速度方向相同D先做減速運動，后

21、做加速運動，速度方向相反答案A解析根據(jù)圖象可知，物體速度先增大后減小，即先做加速運動，后做減速運動由于圖線在時間軸上方，速度方向都為正，方向相同，故選A正確4某物體的運動規(guī)律如圖144所示，下列說法中正確的是()圖144A物體在第1 s末運動方向發(fā)生變化B第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的速度方向是相同的C物體在第2 s內(nèi)返回出發(fā)點，向反方向運動D在這7 s內(nèi)物體的位置始終不會為負值答案D解析物體在第1 s末運動方向沒有發(fā)生變化，A錯；第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的速度方向是相反的，B錯；物體在第2 s內(nèi)位移變大，向正方向運動，C錯；物體做的是往復(fù)運動，故物體的位置始終不會為負值，D項正確5如圖145所示為甲

22、、乙兩質(zhì)點的vt圖象，對于甲、乙兩質(zhì)點的運動，下列說法中正確的是()圖145A質(zhì)點甲向所選定的正方向運動，質(zhì)點乙與甲的運動方向相反B質(zhì)點甲、乙的速度相同C在相同的時間內(nèi)，質(zhì)點甲、乙的位移相同D質(zhì)點甲、乙之間的距離一定越來越大答案A解析速度、位移都是矢量，其正負表示與選取正方向的關(guān)系，兩個矢量相同，必須大小和方向都相同；由于題目沒有指明甲、乙兩質(zhì)點的初始位置，所以只根據(jù)甲、乙的速度反向，不能判斷其具體的運動關(guān)系，它們有可能相向運動，也可能是反向運動圖1466在圖146所示的vt圖中，A、B兩質(zhì)點同時從同一點在一條直線上開始運動，運動規(guī)律用A、B兩圖線表示，下述敘述正確的是()At1 s時，B質(zhì)點

23、運動方向發(fā)生改變Bt2 s時，A、B兩質(zhì)點間距離一定等于2 mCA、B同時從靜止出發(fā)，朝相反的方向運動D在t4 s時，A、B相遇答案BC解析質(zhì)點的運動方向發(fā)生改變，即速度的正負發(fā)生變化，顯然是在t2 s時B質(zhì)點改變運動方向，選項A錯誤；t2 s時，質(zhì)點A的位移是1 m，質(zhì)點B的位移是1 m，兩質(zhì)點間距離一定等于2 m，選項B正確；由題圖可知，t0時，A、B兩者v0，此后2 s內(nèi)，vA>0，vB<0，故選項C正確；t4 s時，兩者速度相等，并非位移相等(相遇)，選項D錯誤7使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中，有如下基本步驟：A把電火花計時器固定在桌子上B安裝好紙帶C松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D接通220 V交流電源E按下脈沖輸出開關(guān)，進行打點這些步驟正確的排列順序為_答案ABDEC8在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器在紙帶上打點以記錄小車的運動情況在這一實驗中，某同學(xué)操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有：(1)_；(2)_A拉住紙帶，將小車靠近打點計時器，放開紙帶，再接通電源B將打點計時器固定在平板上，