第四課時實驗：用打點計時器測速度

1、第四課時實驗：用打點計時器測速度實驗?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. 能利用必圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動.實驗原理1. 打點計時器的原理及使用電火花計時器電磁打點計時器結(jié)構(gòu) 圖示佝昧0»出血期1色)futit/l叫4/久覽鐵j丄低依d片工作 電壓220 v交流電6 v交流電打點 方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動打點周期0. 02 s0. 02 s記錄 信息位移、時間2.與運動物體連在一起的紙帶上打出的點記錄了物體在不同時刻的位置，用刻度尺測出兩個計數(shù)點間的位移 x,這兩點間的時間間隔可由方=51)>

2、<002 s求得，則平均速度7=非當(dāng)乃很短時，可以認(rèn)為芫為t時刻的瞬時速度.實驗器材打點計時器、學(xué)生電源、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙.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個接線柱接到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) 取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有刀個點，那么這刀個點的間隔數(shù)為s -1),則紙帶的運動時間a t= (-1)x0. 02 s.(5) 用刻

3、度尺測量岀這幾個點間的距離 x(6) 利用公式舒計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度.(7) 把紙帶上能看得清的某個點作為起始點0,以后的點分別標(biāo)上力，b, c, d,作為“計數(shù)點”，如圖所示,依次測出0到力、力到從到0之間的距離x1,益，陽，2. 數(shù)據(jù)處理打點計時器打點的周期為t,則力，b, c, 0,各點的瞬時速度分別為：內(nèi)=駕產(chǎn)，巾=等氣vc=x-i+x2ta4+a5vd=t，把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運動.位置abcdef(兀+ran+1) /d1v/(m s_1)(2)利用曠廣圖象分析物體的運動. 曠方圖象：用橫軸表示時間tf縱軸表示速度匕建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在

4、坐標(biāo)系中描點，然后 用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到如圖所示的曠廣圖象. 廠十圖象的意義：曠方圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡.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.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.

5、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.7. 對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點0之間的距離).讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位.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2. 分段測量計數(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0的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離.3. 計數(shù)點間的時間廣搞錯.計數(shù)點間涉及到刀個打印點，計數(shù)點間的時間間隔為方=(/?l)x0.02s而 非 a t=/?xo. 02 s.4.

6、 作卩-十圖象粗糙帶來誤差.丄$課后迖1. 下列關(guān)于打點計時器的說法中，正確的是(bd)a. 打點計數(shù)器可以連續(xù)工作很長時間，前后兩次打點之間，只要時間間隔很短，完全可以在前一次打完點后 不關(guān)閉電源b. 在正常工作的情況下，打點計時器每打兩次點的時間間隔相等c. 紙帶通過電火花計時器時，不會受到摩擦阻力的作用d. 電火花計時器是一種比電磁打點計時器先進的計時器，因此，使用電火花計時器進行實驗，結(jié)果一定比使 用電磁打點計時器更精確2. 下列說法中正確的是(acd)a. 電磁打點計時器和電火花計時器的原理基本一樣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

7、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 s3. 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(abd)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. 點在紙帶上分布的情況，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.4. 打點計時器所用的電源是50 hz的交流電，其相鄰點間的時間間隔是7；若紙帶上共打出n個

8、點，這條紙 帶上記錄的時間為方，則下列各式正確的是(c)a. 7=0. 1 s, t=ntb. t=0.05 s, t=(nftc r=0.02 s, t=d嚴(yán)=0.02 s, t=nt解析：電源頻率f=50 hz,則相鄰點間的時間間隔丁=£=擊s = 0. 02 s,紙帶上共打出n個點，則有心1 個時間間隔即t= (1)7, c正確.5. 關(guān)于打點計時器打在紙帶上的點，下列敘述正確的是(bd)a. 必須從第一個點開始選取整條紙帶b. 根據(jù)情況選取點跡清晰的部分紙帶c. 選取的第一個點記數(shù)為1,到第刀個點的時間間隔為0. 02/7 sd. 選取的第一個點記數(shù)為1,到第刀個點的時間間隔

9、為0. 02(n-l)s6. 一物體做直線運動的圖象如圖所示，則該物體(a)a. 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.后做加速運動，速度方向相反v解析：根據(jù)圖象可知，物體速度先增大后減少，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，故選項a正確.7. 如圖所示為一物體做勻變速直線運動的圖象.由圖象作出的下列判斷中正確的是(bd)a. 物體始終沿正方向運動b. 物體先沿負(fù)方向運動，在t=2 s后沿正方向運動c. 在乃=2 s前物體位于出發(fā)點負(fù)方向上

10、，t=2 s后位于出發(fā)點正方向上d. 在t=2 s時，物體距出發(fā)點最遠(yuǎn)v/(m s"1)解析：物體的運動方向即為速度方向.由圖象知，在t=2 s前，速度為負(fù)，物體沿負(fù)方向運動，2 s后速度 為正，物體沿正方向運動，a是錯的，b是正確的.物體的位置由起點及運動的位移決定.取起點為原點，則位置由位移決定.在必圖象中，位移數(shù)值是圖象與 坐標(biāo)軸所圍的面積.由圖象可知t<2 s時物體的位移為負(fù)，t=2 s時絕對值最大.t=2 s后，位移為負(fù)位移與正 位移的代數(shù)和，絕對值減小，所以t=2 s時位移絕對值最大即物體離出發(fā)點最遠(yuǎn)，所以d正確，c錯，所以選b、 d.8. 在“探究小車速度隨時間變

11、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，并接好電路.c. 把一條繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼.d. 取下紙帶.e. 將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔.將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上.答案：(1)a中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶(2)d中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源becad9. 電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點跡的計時儀器，它的工作電壓是v,

12、當(dāng)電源的工作頻率是50 hz時，它打點間隔是s.一個同學(xué)在用電火花計時器研究小車的運動時，打出了一條紙帶如圖所示，測出相鄰各點間的距離分別為:ab=. 99 cm, bc=3. 01 cm, cd=4. 00 cm, de=. 00 cm, ef=. 01 cm,陽=4. 98 c血，防=6. 01 cm, 1/1=3. 98 cm,由以上數(shù)據(jù)可知該小車的運動特點是(需說明理由)：;.答案：交流220 0. 02 小車的運動是變速運動，因為在相同時間內(nèi)的位移不相等 小車在莎段的運動可近似看做勻速運動，因在同樣的計時間隔內(nèi)的位移近似相等10. 一個同學(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完整的紙帶， 如圖所示.紙帶上有七個計數(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.2.804.40 5.9 7.57；9.10丄* 10.71*；i iiiiii)/0123a56(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? 解析：(1)0到6點間的平均速度為：m/s=0.