高一物理必修一第一章第四節(jié)-講義

1、第一章運(yùn)動(dòng)的描述第四課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度一情景導(dǎo)入大自然中，物體的運(yùn)動(dòng)有快有慢.天空中，日出日落，雄鷹翱翔；草原上，獵豹疾馳；葡萄 架上，蝸牛爬行.即使是同一物體，在不同的時(shí)刻，其運(yùn)動(dòng)的快慢也不相同，如撐桿跳高運(yùn) 動(dòng)員在上升和下降的各個(gè)時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)快慢 （速度）不同.怎樣測(cè)量物體在某一時(shí)刻的速度 瞬時(shí)速度呢 二課前導(dǎo)讀要點(diǎn)1兩種計(jì)時(shí)器1 .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器.它使用 交流 電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在 6V以下.當(dāng)電源的頻率為50 Hz時(shí)，它每隔打一個(gè)點(diǎn).2 .電火花計(jì)時(shí)器使用交流電源，工作電壓是 220V .3 .電火花計(jì)時(shí)器的原理與電磁打

2、點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同，不過(guò)在紙帶上打點(diǎn)的不是振針和復(fù)寫紙， 而是電火花和墨粉.它是利用 火花放電在紙帶上打出小孔顯示出點(diǎn)跡的.使用時(shí)，墨 粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過(guò)限位孔，并夾在兩條紙帶之間.當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電如下圖所示.于是在運(yùn)動(dòng)著的紙帶上打出了一列點(diǎn)跡.當(dāng)電源的頻率為50 Hz時(shí)，它每隔打一個(gè)點(diǎn).瓜玳條導(dǎo)電片斑盤軸y彈性片紙帶工一紙帶I隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)在實(shí)驗(yàn)中我們還古時(shí)候由于生產(chǎn)力不發(fā)達(dá)，計(jì)時(shí)的方法是滴水法和日影法等原始的方法.展，今天的計(jì)時(shí)方法既有鐘表一般的計(jì)時(shí)器，還有精度極高的光電計(jì)時(shí)器.用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

3、外接交流電源的頻率為50 Hz時(shí)，打出的紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為多少而美國(guó)、加拿大及日本的西部地區(qū)常用的交流電頻率是60 Hz,若接在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上，打出的紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔又為多少 兩種計(jì)時(shí)器的比較.1 .都使用交流電源，但工作電壓不同.2 .工作原理不同，但作用相同，紙帶上的點(diǎn)可記錄與之相連的運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間間隔和位移.3 .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用振針和復(fù)寫紙打點(diǎn)；電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用電火花和墨粉打點(diǎn).4 .使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)把兩條紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶通過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫紙下面.5 .電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力比較小

4、，實(shí)驗(yàn)誤差也就較小.特別提示：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的原理基本一樣，打點(diǎn)的時(shí)間間隔也都是s,所以今后的敘述中不再區(qū)分，統(tǒng)稱打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.1 .電火花計(jì)時(shí)器是一種使用 （填 交流”或 直流”電源的 儀器，它的工作電壓是 V,當(dāng)電源頻率是 50 Hz時(shí)，它每隔 s打一次點(diǎn).答案：交流計(jì)時(shí) 2202 .(雙選)關(guān)于電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的有關(guān)說(shuō)法中，正確的是 ()A .電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是使用交流電源B.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率與交流電源頻率一樣C.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)也是靠振針和復(fù)寫紙D .電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是靠電火花和墨粉打點(diǎn)的答案：AB 要點(diǎn)2用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量

5、瞬時(shí)速度1 .練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過(guò)限位孔 并壓在復(fù)寫紙(或墨粉盤)上面，也可以讓兩條紙帶夾住墨粉盤.(2)先接通 電源，后拉動(dòng) 紙帶；紙帶上就打出一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源.取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)數(shù)起，數(shù)出共有多少個(gè)點(diǎn)，如果有 n個(gè)點(diǎn)，那么打點(diǎn)的間隔數(shù)為 (n-1)個(gè),則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t= (n-1) s.(4)用刻度尺測(cè)量從開始計(jì)數(shù)的一點(diǎn)到最后一點(diǎn)間的距離.2 .用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度.、-._ 一 一 ， - ，一* 一 .、-、 Ax方法：如下圖所不，根據(jù) D、F兩點(diǎn)的位移 Ax和時(shí)間算出平均速度 v =-x,用這個(gè)平均速度來(lái)代表經(jīng)過(guò)E點(diǎn)

6、的瞬時(shí)速度.怎樣更精確地測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度1 .注意事項(xiàng).(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)、雙點(diǎn)，甚至打出 的是短橫線等情況，而且可能對(duì)紙帶產(chǎn)生過(guò)大的摩擦阻力.(2)復(fù)寫紙片或墨粉紙盤不要裝反，每打完一條紙帶，應(yīng)將它們的位置調(diào)整一下，以充分利 用它的不同部位，保證打點(diǎn)清晰.(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源，計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)，每打完一條紙帶要及時(shí)切斷電源.(4)釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置.(5)要注意計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)的不同.2 .利用紙帶處理數(shù)據(jù)的方法.根據(jù)打出的點(diǎn)，數(shù)出間隔數(shù)，根據(jù)打出點(diǎn)的間隔數(shù)求時(shí)間.(2)用刻度尺測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離表示物體的

7、位移.(3)物體的位移除以時(shí)間等于平均速度，若時(shí)間間隔合適，某點(diǎn)的瞬時(shí)速度近似于該段時(shí)間 內(nèi)的平均速度.特別提示：1.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，要切記其使用的方法.2.這里用平均速度代表瞬時(shí)速度，是一種近似，是一種方法一一極限思想.1.（雙選）以下是練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)將有錯(cuò)誤的操作選擇出來(lái)（）A .把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過(guò)限位孔，把復(fù)寫紙片套在定位軸上，并壓在紙帶 下面B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱分別接上導(dǎo)線，與46 V低壓交流電源相連C.用手水平地牽動(dòng)紙帶，然后打開電源開關(guān) xo 、,D.取下紙帶，用刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離X0,時(shí)間間隔t,用公式=1計(jì)算

8、紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度答案：AC2.如右圖所示，是一同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，紙帶上打出的不是圓點(diǎn)，而是 如圖所示的一些短線，這可能是因?yàn)椋ǎ〢.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上B.電源電壓不穩(wěn)定C.電源的頻率不穩(wěn)定D.打點(diǎn)針壓得過(guò)緊 答案：D 要點(diǎn)3速度時(shí)間圖象速度v ,用橫坐標(biāo)表示時(shí)間t描點(diǎn)，將所描的點(diǎn)連成平滑曲線后可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,根據(jù)各個(gè)時(shí)刻的速度，將 （v, t）作為一組坐標(biāo)再進(jìn)行 得出的圖象稱為速度時(shí)間圖象 （v-t圖象），簡(jiǎn)稱 速度圖象.速度圖象的應(yīng)用.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v°

9、;, 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.在右圖中， 0t時(shí)間內(nèi)速度的變化量為 Av= vt vo.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)， 在右下圖t4t6時(shí)間內(nèi)，物體沿負(fù)方向運(yùn)v-t圖象（如右圖所示）中，直線的傾中，0t3時(shí)間內(nèi)物體沿正方向運(yùn)動(dòng), 動(dòng).4 .比較物體速度變化的快慢.在 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，在上圖中，不

10、難看出，物體在0tl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.特別提示：在應(yīng)用 v-t圖象時(shí)，要注意避免以下幾種常見的錯(cuò)誤：v-t1 .把v-t圖象和x-t圖象混淆不清.例如，把 v-t圖象中兩條直線的交點(diǎn)誤認(rèn)為相遇，在 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.2 .把v-t圖象誤認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡.1.下圖中表示勻速直線運(yùn)動(dòng)的是（）答案：B2.右圖是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象，從以下三個(gè)方面說(shuō)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）有初速

11、度（2）方向變化（3）先變大后再不變?cè)僮冃∽詈蠓聪蜃兇?四知識(shí)解惑題型1用紙帶計(jì)算平均速度和瞬時(shí)速度例1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量的情況如圖所示，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(diǎn) 的瞬時(shí)速度更接近于 m/s.卜 4£21,in r 11 p 1 r rj i i n pi i i | r r J ri i J /0123 解析：A、C間的位移為cm yAx1= cm, A、C間的時(shí)間為 At1= s,所以A、C間的平均速度x1vi = T=今日塊！ m/s = m/s.t1A、D間的位移

12、Ax2= cm, A、D間的時(shí)間At2= s,所以A、D間的平均速度從2口 I ,v2= At2=4日塊！ Ms" m/s.A、C兩點(diǎn)比A、D兩點(diǎn)更接近B點(diǎn)，所以B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于 A、C間的平均速度 m/s.答案:名師點(diǎn)睛：處理紙帶時(shí)要看清已知數(shù)據(jù)指的哪段數(shù)據(jù).若已知B C和C D距離，則vc也可B C +C D表示為 vc=2T.另外還要注意單位“mnmll換成 “M：1.在練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)中，得到了一條如圖所示的紙帶，其中 0,1,2,3是選用 的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3個(gè)打出的點(diǎn)沒有在圖紙上標(biāo)出，圖中畫出了將米尺靠在紙帶上測(cè)量的情況，讀出圖中所測(cè)量點(diǎn)的讀

13、數(shù)分別是 、 和;打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度是 m/s.答案： cm, cm, cm, cm,題型2速度時(shí)間圖象例2如圖所示，是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0,1,2,3,4,5,6是7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩I W X 10 品, H 1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有 4個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示.求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 并畫出速度一時(shí)間圖象.解析：1點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻是0、2之間的中間時(shí)刻，求出 0、2間的平均 速度即可認(rèn)為是1點(diǎn)的瞬時(shí)速度，同理，2、3、4、5點(diǎn)的瞬時(shí)速度也可X02求出.而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T= s,故vi = 2T=錯(cuò)反！ m/s= m/s,V2=2T3=錯(cuò)誤！ m/s= m/s.同理，v3= m/s, v4= m/s, v5= m/s.以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，橫坐標(biāo)表示